本文档属于类型a，即报告了一项原创研究。以下是针对该研究的学术报告：

作者及研究机构
本研究由Dominik J. Kubicki、Daniel Prochowicz、Albert Hofstetter、Shaik M. Zakeeruddin、Michael Grätzel和Lyndon Emsley共同完成。研究团队分别来自瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的磁共振实验室和光子学与界面实验室，以及波兰科学院物理化学研究所。该研究于2017年9月11日发表在《Journal of the American Chemical Society》（JACS）上。

学术背景
本研究的主要科学领域是光伏材料，特别是混合有机-无机多阳离子卤化铅钙钛矿（Hybrid Organic-Inorganic Multication Lead Halide Perovskites, HOPs）。这类材料因其易于加工和高能量转换效率（PCE）而备受关注，目前最高效率可达22%。然而，尽管多阳离子钙钛矿在光伏性能上表现出色，但其微观结构和阳离子掺入机制仍不明确。研究团队旨在通过固态核磁共振（NMR）技术，阐明铯（Cs）、铷（Rb）和钾（K）在钙钛矿晶格中的掺入行为及其对材料性能的影响。

研究流程
研究分为以下几个主要步骤：
1. 样品制备：研究团队通过机械化学法合成了多种钙钛矿材料，包括CsxFA1−xPbI3、Cs0.10(MA0.17FA0.83)0.9Pb(I0.83Br0.17)3、RbxFA1−xPbI3、Rb/Cs/MA/FA/Pb/Br/I材料以及K0.10MA0.90PbI3。所有样品在140°C下退火10分钟以模拟薄膜合成条件。
2. 固态NMR实验：使用Bruker Avance III 11.7 T光谱仪，对133Cs、87Rb、39K、13C、14N和1H进行固态魔角旋转（MAS）NMR测试。实验在298 K和100 K下进行，以研究温度对信号的影响。
3. 数据分析：通过密度泛函理论（DFT）计算，对133Cs和87Rb的化学位移进行理论预测，并与实验数据对比，以确定阳离子在晶格中的位置和掺入机制。
4. 薄膜对比实验：为了验证机械化学法制备的块体材料与溶液法制备的薄膜在微观结构上的一致性，研究团队制备了CsMAFA(Br,I)薄膜，并与块体材料进行NMR光谱对比。

主要结果
1. 铯的掺入行为：研究发现，铯在FA基钙钛矿晶格中的掺入量可达15 mol%。超过这一比例，铯会分离为δ-CsPbI3相。在CsMAFA和Rb/Cs/MA/FA材料中，铯也被成功掺入钙钛矿晶格。
2. 铷的掺入行为：与铯不同，铷并未掺入3D钙钛矿晶格，而是分离为RbPbI3、混合铯-铷碘化铅（Cs0.5Rb0.5PbI3）或铷卤化物等相。这些铷富集相可能作为钝化层，提高材料的稳定性。
3. 钾的掺入行为：钾未掺入MAPbI3晶格，而是以未反应的KI形式存在。
4. 块体与薄膜的一致性：通过NMR光谱对比，研究发现机械化学法制备的块体材料与溶液法制备的薄膜在微观结构上具有高度一致性，表明块体材料可用于新HOP系统的结构研究。

结论
本研究通过固态NMR技术，首次系统地揭示了铯、铷和钾在钙钛矿材料中的掺入行为及其对材料性能的影响。研究结果表明，铯的掺入显著提高了钙钛矿的稳定性，而铷的掺入则通过形成钝化层改善材料性能。此外，研究验证了机械化学法制备的块体材料与薄膜在微观结构上的一致性，为大规模生产钙钛矿材料提供了理论支持。

研究亮点
1. 创新性方法：首次利用固态NMR技术系统研究多阳离子钙钛矿的微观结构，揭示了铯、铷和钾的掺入机制。
2. 重要发现：明确了铯和铷在钙钛矿材料中的不同作用，为优化材料性能提供了新思路。
3. 应用价值：研究结果为钙钛矿材料的大规模生产和应用提供了重要理论依据。

其他有价值的内容
研究团队还通过DFT计算，对133Cs和87Rb的化学位移进行了理论预测，进一步验证了实验结果的准确性。此外，研究还探讨了温度对铯掺入行为的影响，揭示了钙钛矿晶格在低温下的相变机制。

以上为针对该研究的详细学术报告。