發(fā)布時間：2018-03-26 09:40

  本文選題：電致變色　切入點：過渡族金屬化合物　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：電致變色材料是一類在電刺激下可通過選擇性地吸收或透過光線以實現(xiàn)顏色變化的智能材料,因此常被應(yīng)用在節(jié)能建筑和智能交通等領(lǐng)域中。其中,無機(jī)電致變色材料因其循環(huán)穩(wěn)定性好,光學(xué)調(diào)制窗口大等優(yōu)點而備受青睞。然而,在過去的幾十年中,基于它們的研究主要以過渡族金屬氧化物的性能改善為主,而很少有新的無機(jī)電致變色材料或新的功能被研發(fā)出來。為突破此局限,本研究首次系統(tǒng)地探索了硫族化合物量子點的電致變色現(xiàn)象,成功地將選材范圍由氧化物拓展至了硫化物。另外,本工作還通過硫族化合物敏化和稀土摻雜的方法合成了兩種基于過渡族金屬化合物的多功能電致變色薄膜。其一,吸附CdS量子點的TiO2(TiO2/CdS)薄膜不僅首次展現(xiàn)出多色彩變化和紅外調(diào)制的能力,還可用以制備量子點敏化光電致變色器件。當(dāng)作為電致變色薄膜時,TiO2/CdS薄膜展現(xiàn)出高達(dá)79.2%的光學(xué)調(diào)制率以及在多色彩之間可逆轉(zhuǎn)換的能力。當(dāng)作為光陽極時,TiO2/CdS薄膜可與WO3電致變色電極,Fe(CN)63-/4-氧化還原電解對相互配合構(gòu)成一個新一代的量子點敏化光電致變色器件。通過改變外電路的閉合狀態(tài),該器件可實現(xiàn)可逆地著/褪色。除此之外,該器件還解決了常規(guī)光電致變色器件透過率低,光學(xué)調(diào)制能力差的問題。其二,稀土元素銪(Eu)摻雜的WO3薄膜被本課題組首次制備得到。鑒于Eu3+存在大量能級,改性后的WO3薄膜獲得了明顯增益的電致變色性能和可調(diào)控的光致發(fā)光功能。相對于純W03薄膜來說,Eu3+摻雜的WO3薄膜幾乎成倍地提高了其在680 nm處的光學(xué)調(diào)制率,并將著色時間減少至原來的1/3,著色效率提高了四倍。除此之外,在紫外光的激發(fā)下,Eu3+摻雜的WO3薄膜發(fā)射出紅色熒光,且該熒光可通過切換著/褪色狀態(tài)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。此種Eu3+摻雜的WO3薄膜在制備可照明"智能窗"方面展現(xiàn)出了巨大潛力。綜上所述,本研究合成了基于過渡族金屬化合物的多功能無機(jī)電致變色材料,不僅拓寬了電致變色材料的研究范圍,還交叉集成了多個領(lǐng)域的研究,而這為發(fā)展電致變色領(lǐng)域多提供了一份考量。
[Abstract]:Electrochromic materials are a kind of smart materials which can selectively absorb or penetrate light to achieve color change under electrical stimulation, so they are often used in the fields of energy-saving buildings and intelligent transportation. Inorganic electrochromic materials are favored for their good cycling stability and large optical modulation window. However, in the past few decades, the research based on them has focused on the improvement of the properties of transition metal oxides. However, few new inorganic electrochromic materials or new functions have been developed. In order to break through this limitation, the electrochromic phenomena of sulfur compounds quantum dots have been systematically explored for the first time in this study. In addition, two kinds of multifunctional electrochromic films based on transition group metal compounds have been synthesized by means of sulfur compounds sensitization and rare earth doping. The TIO _ 2 / TIO _ 2 / CDs films adsorbed on CdS quantum dots not only exhibit the ability of multi-color variation and infrared modulation for the first time. It can also be used to fabricate quantum dot-sensitized photochromic devices. When used as an electrochromic film, TiO2 / CDs films exhibit a high optical modulation rate of 79.2% and the ability of reversible conversion between multiple colors. A new generation of quantum dot-sensitized photochromic devices can be formed by cooperating with the WO3 electrochromic electrode FeNCNN 63-4 redox electrolytic pair. By changing the closed state of the external circuit, a new generation of quantum dot-sensitized photochromic devices can be formed. In addition, the device solves the problems of low transmittance and poor optical modulation ability of conventional photochromic devices. WO3 thin films doped with rare earth europium (EU) have been prepared by our team for the first time. In view of the existence of a large number of energy levels in Eu3, The electrochromic properties and controllable photoluminescence properties of the modified WO3 thin films were obtained. Compared with the pure W03 films, the optical modulation rate of the WO3 films doped with EU _ 3 was almost doubled at 680nm. The coloring time is reduced to 1 / 3 of the original, and the coloring efficiency is increased fourfold. In addition, the WO3 films doped with EU _ 3 emit red fluorescence under the excitation of ultraviolet light. The fluorescence can be adjusted by switching / fading states. This Eu3 doped WO3 film shows great potential in preparing "smart windows" for illumination. In this study, multifunctional electrochromic materials based on transition metal compounds were synthesized, which not only widen the research scope of electrochromic materials, but also cross-integrate many fields of research. This for the development of electrochromic field to provide a more consideration.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB34

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本文編號：1667355