钙钛矿是指一类陶瓷氧化物，其分子通式为ABO
3
；此类氧化物最早被发现，是存在于钙钛矿石中的钛酸钙（CaTiO
3
）化合物，因此而得名
。由于此类化合物结构上有许多特性，在凝聚态物理方面应用及研究甚广，所以物理学家与化学家常以其分子公式中各化合物的比例(1:1:3)来简称之，因此又名“113结构”。呈立方体晶形。在立方体晶体常具平行晶棱的条纹，系高温变体转变为低温变体时产生聚片双晶的结果。
钙钛矿是以俄罗斯地质学家列夫 · 佩罗夫斯基 (
Lev
Perovski
)的名字命名的，其结构通常有简单钙钛矿结构、双钙钛矿结构和层状钙钛矿结构。简单钙钛矿化合物的化学通式是，其中X通常为半径较小的或，双钙钛矿结构( Double-Perovskite) 具有 组成通式，层状钙钛矿结构组成较复杂， 研究较多的是具有通式以及具有超导性质的和三方层状钙钛等。研究最多的是组成为的钙钛矿结构类型化合物。
组成为的钙钛矿结构类型化合物， 所属晶系主要有正交、立方、菱方、四方、单斜和三斜晶系，A位离子通常是稀土或者碱土具有较大离子半径的金属元素，它与12个氧配位，形成最密立方堆积，主要起稳定钙钛矿结构的作用；B位一般为离子半径较小的元素（一般为
过渡金属元素
，如Mn、Co、Fe等），它与6个氧配位，占据
立方密堆积
中的八面体中心，由于其价态的多变性使其通常成为决定钙钛矿结构类型材料很多性质的主要组成部分。与简单氧化物相比，钙钛矿结构可以使一些元素以非正常价态存在，具有非化学计量比的氧，或使活性金属以混合价态存在，使固体呈现某些特殊性质。由于固体的性质与其催化活性密切相关，钙钛矿结构的特殊性使其在催化方面得到广泛应用。
钙钛矿型复合氧化物ABO
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是一种具有独特物理性质和化学性质的新型
无机非金属材料
，A位一般是 稀土或碱土元素离子，B位为过渡元素离子，A位和B位皆可被半径相近的其他金属离子部分取代而保持其
晶体结构
基本不变，因此在理论上它是研究催化剂表面及 催化性能的理想样品。由于这类化合物具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、氢解、
异构化
、
电催化
等活性，作为一种新型的功能材料，在环境保护和工业催化等领域具有很大的开发潜力。
钙钛矿
复合氧化物
具有独特的晶体结构，尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能，或可被应用在固体燃料电池、
固体电解质
、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的
氧化还原
催化剂等诸多领域，成为化学、物理和材料等领域的研究热点。
标准钙钛矿中A或B位被其它金属离子取代或部分取代后可合成各种复合氧化物，形成
阴离子
缺陷或不同价态的B位离子，是一类性能优异、用途广泛的新型功能材料。
钙钛矿
物理性质
硬度：5.5-6
颜色： 褐至灰黑色
条痕：白至灰黄色
折射率：N=2.34-2.38
钙钛矿
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法（Sol-Gel Process）是化合物在水或低碳醇溶剂中经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理制备氧化物、复合氧化物和许多固体物质的方法。溶胶-凝胶法中反应前驱体通常为金属无机盐和金属有机盐类，如金属硝酸盐、金属氯化物及金属氧氯化物、金属醇盐、金属醋酸盐、金属草酸盐。溶胶-凝胶法中多以柠檬酸、
乙二胺四乙酸
、酒石酸、硬脂酸等配位性较强的有机酸配体为主。该方法可以用来制备几乎任何组分的六角晶系的型钙钛矿结构的
晶体材料
，能够保证严格控制化学计量比，易实现高纯化，原料容易获得，工艺简单，反应周期短，反应温度、烧结温度低，产物粒径小，分布均匀。由于凝胶中含有大量的液相或气孔，在热处理过程中不易使颗粒团聚, 得到的产物分散性好。此法存在缺点是处理过程收缩量大，残留小孔，成本高和干燥时开裂。
钙钛矿
沉淀法
沉淀法是通过化学反应生成的沉淀物，再经过滤、洗涤、干燥及加热分解，制备物质粉末的方法。制备钙钛矿结构类型复合氧化物，可以采用共沉淀法和均相沉淀法。采用的沉淀剂有草酸或草酸盐、碳酸盐、
氢氧化物
、氨水以及通过水解等反应产生沉淀剂的试剂等。沉淀法简单易行、经济，适合于需求量较大的粉体产物的制备。
钙钛矿
应用
由于钙钛矿材料特殊的结构，使它在高温催化及光催化方面具有潜在的应用前景，国内外对钙钛矿结构类型材料的研究主要集中在对材料结构方面，对于在催化方面的应用研究相对较少。另外除晶体硅外，钙钛矿也可用来制作太阳能电池的替代材料。在2009年，使用钙钛矿制作的太阳能电池具备着3.8%的太阳能转化率。到了2014年，这一数字已经提升到了19.3%。相比传统晶体硅电池超过20%的能效。科学家认为，这种材料的性能依然有提升的可能。
钙钛矿是由特定晶体结构所定义的一种材料类别，它们可以包含任意数量的元素，用在太阳能电池当中的一般是铅和锡。相比晶体硅，这些原材料要便宜得多，且能被喷涂在玻璃上，无需在清洁的房间当中精心组装。
2022年，英国伦敦玛丽女王大学的一个研究团队发明了一种利用钙钛矿制备光纤的全新应用。他们通过使用一种新的温度生长方法，能在非常便宜的液体溶液中生长并精确控制单晶有机金属钙钛矿纤维的长度和直径。研究成果9月23日发表在《科学进展》杂志上
。
钙钛矿
发展前景
钙钛矿材料在太阳能电池方面的应用，不仅转换效率有明显优势，制作工艺也相对简单。因此，更便宜、更容易制造的
钙钛矿太阳能电池
，很有可能改变整个太阳能电池的格局。今后，它的发电成本甚至有可能会比火力发电还低。所以钙钛矿在太阳能发电方面的应用具有广阔的前景。钙钛矿太阳能电池还有潜力与硅电池板相结合，制造出效率达30%甚至更高的串联电池。另外无
空穴传输材料
钙钛矿太阳能电池结构简单、制备步骤更加简化、更高的性价比，是新型钙钛矿太阳能电池研究的重要方向。
钙钛矿薄膜太阳能电池具有诱人的发展前景。在现有技术基础上， 进一步完善理论研究、降低成本、提高转换效率和稳定性、优化实验方案及电池结构、推进其工业化，是其必然的发展趋势。钙钛矿太阳能电池未来的发展仍面临以下几个方面的问题和挑战：多孔支架层的低温制备和柔性化；廉价、稳定、环境友好的全光谱吸收钙钛矿材料的设计和开发；高效、低成本空穴传输材料的制备等。此外，发展适合工业化生产的电池制备工艺也是十分必要的。优异的性能和低廉的成本必能使钙钛矿太阳能电池成为硅电池的有力竞争者， 在未来能源结构中占有重要的地位。
2023年7月22日消息，中国科学技术大学徐集贤教授团队在钙钛矿太阳电池方面获得重要进展，创造了钙钛矿电池稳态效率的认证世界纪录26.1%。
