有機/無機雜化鈣鈦礦材料（Organic-inorganic hybrid perovskite）因其帶隙可調、組分可控、光電性能優(yōu)越等優(yōu)勢受到了人們的廣泛關注。最近研究人員發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦材料(CsPbI_3-xBr_x)可用于制備具有熱致變色性能的太陽能電池，使得此類材料在智能變色窗等方面展現(xiàn)出應用前景。然而，實際應用要求材料更穩(wěn)定高效、更環(huán)境友好、變色溫度更接近室溫。中科院化學所光化學實驗室借助同步輻射裝置的1W1B-XAFS實驗站，對銅基雜化鈣鈦礦的結構相變與熱致變色進行深入研究，發(fā)現(xiàn)了一種可在60℃實現(xiàn)顏色變化的 (C₆H₁₃NH₃)₂CuCl₄鈣鈦礦材料，相關成果發(fā)表在2019年7月11日的《中國科學·化學》上。 

　　研究發(fā)現(xiàn)，銅基鈣鈦礦材料（A₂CuCl₄,A=C_nH_2n+1NH₃ n=1-6）中的有機組分A對材料的相變（變色）溫度起到了調控作用。隨著有機組分碳原子數目的增加，材料的變色溫度先升高后降低。銅基鈣鈦礦的變色行為源于無機組分[CuCl₄]^2-的幾何構型的變化，而有機組分則影響其幾何構型從而改變變色溫度。(1) 長鏈有機組分的熱運動變得遲緩導致變色溫度升高；(2) 長鏈有機組分與無機組分的相互作用（N-H···Cl氫鍵）變弱又會導致變色溫度降低。 

　　我們利用北京同步輻射裝置（BSRF）的變溫XAFS測試，獲得了三種銅基鈣鈦礦材料（MA₂CuCl₄,EA₂CuCl₄和HA₂CuCl₄，其中MA=CH₃NH₃, EA=C₂H₅NH₃, HA=C₆H₁₃NH₃）在室溫和高溫條件下Cu²⁺周圍的局域結構信息。由XAFS測試得知銅基鈣鈦礦中銅原子與氯原子屬于四配位的結構-[CuCl₄]^2-，升溫會導致Cu-Cl的鍵長的變化并改變 Cu²⁺周圍的化學環(huán)境，影響了其中的電荷轉移過程從而引起材料宏觀上的顏色變化。 

　　研究證明了雜化鈣鈦礦材料中有機組分對材料性質帶來的重要影響，并為開發(fā)新型的光電功能雜化材料提供了有益的借鑒。雜化鈣鈦礦材料的相變過程主要是金屬原子周圍的配位構型改變，普通的測試手段難以捕捉到的這種細微差別，配備了變溫測試環(huán)境的同步輻射光源裝置使得我們能夠解析室溫和高溫條件下鈣鈦礦材料的結構信息，為分析材料的變色機理提供了最直接的實驗證據。 

　　發(fā)表文章： 

　　Jingwen Li, Xiaolong Liu, Peixin Cui, Junmeng Li, Tao Ye, Xi Wang, Chuang Zhang,* and Yong Sheng Zhao* Lead-free thermochromic perovskites with tunable transition temperatures for smart window applications, Science China Chemistry 62(2019), 1257-1262.