【摘要】：可逆的,持久地通過(guò)小的工作電壓在光學(xué)參數(shù)或顏色受控的情況下可以發(fā)生顏色變化的電致變色器件越來(lái)越引起人們的注意。在電致變色材料中,過(guò)渡金屬氧化物,尤其是氧化鎳和四氧化三鈷電致變色材料受到了廣泛關(guān)注。近年來(lái),電致變色已被證明廣泛應(yīng)用于各種電化學(xué)反應(yīng)器,在顯示器、汽車防炫目后視鏡等信息顯示領(lǐng)域展示了廣闊的應(yīng)用前景。本文采用簡(jiǎn)單的水熱法、浸漬法和化學(xué)沉積等方法制備了Co_3O_4、ZnO/Co_3O_4、rGO/NiO等電致變色材料,并將其組裝為電致變色器件。本文對(duì)樣品進(jìn)行了XRD、SEM、UV-vis等測(cè)試表征。對(duì)其透過(guò)率、著色效率、響應(yīng)時(shí)間、循環(huán)穩(wěn)定性等一系列電致變色性能進(jìn)行了深入的探究。具體內(nèi)容如下:(1)Co_3O_4電致變色薄膜性能的探究通過(guò)水熱法在ITO導(dǎo)電玻璃為基底在水熱反應(yīng)釜中制備出了不同厚度的Co_3O_4電致變色薄膜,然后將其制備為電致變色器件。主要探究了不同硝酸鈷濃度制備的Co_3O_4薄膜電致變色器件性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)前驅(qū)液濃度為0.04 g/mL的Co_3O_4工作電極上Co_3O_4分布相較于其它兩種濃度的Co_3O_4片層分布更為均勻,且排列緊密程度較為適中,對(duì)應(yīng)的電致變色器件具有更為優(yōu)良的電致變色性能,具體表現(xiàn)為,在波長(zhǎng)為600 nm處具有更大的光調(diào)制范圍(36%)和更為優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能。(2)ZnO微米棒陣列與Co_3O_4的復(fù)合及電致變色性能由于Co_3O_4電致變色器件本身具有光學(xué)調(diào)制范圍低,循環(huán)壽命短等缺陷,從而限制了其在商業(yè)化中的實(shí)際應(yīng)用。本文采用將無(wú)機(jī)電致變色材料Co_3O_4與其它無(wú)機(jī)或有機(jī)材料相復(fù)合的方法來(lái)提高Co_3O_4電致變色器件本身的性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),ZnO/Co_3O_4電致變色器件相比于Co_3O_4電致變色器件具有更為優(yōu)良的電致變色性能,具體表現(xiàn)為,具有更大的光調(diào)制范圍(54%)、更快的響應(yīng)時(shí)間(著色時(shí)間3.5 s、褪色時(shí)間6.9 s),以及更為優(yōu)異的電化學(xué)和循環(huán)穩(wěn)定性能。通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化的Co_3O_4電致變色器件,不僅補(bǔ)償了電致變色的其它顏色系統(tǒng),未來(lái)更有可能開(kāi)發(fā)出低成本、綠色無(wú)污染的商用信息顯示產(chǎn)品。ZnO/Co_3O_4電致變色器件的電致變色性能的增強(qiáng)主要?dú)w因于ZnO微米棒與Co_3O_4的協(xié)同貢獻(xiàn),它可以促進(jìn)離子的擴(kuò)散并且能作為離子存儲(chǔ)層提升電子傳輸速率。(3)rGO薄膜與NiO薄膜的復(fù)合及電致變色性能通過(guò)采用化學(xué)浴沉積法合成制備了NiO工作電極,隨后采用浸漬法用一定濃度的rGO懸浮液對(duì)NiO薄膜進(jìn)行修飾,從而制備了rGO/NiO復(fù)合材料電致變色器件的工作電極。研究測(cè)試結(jié)果表示,rGO/NiO電致變色器件具有更好的記憶效應(yīng),在去掉電壓1200 s后,在550 nm處仍能保持34.8%的光學(xué)調(diào)制范圍、更快的著色時(shí)間(10 s)、更為優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性等電致變色性能指標(biāo)。由于氧化還原石墨烯/氧化鎳復(fù)合薄膜中有更大的空隙以及石墨烯優(yōu)異的電子導(dǎo)電性,便于離子在其中的擴(kuò)散,使rGO/NiO電致變色器件相較于NiO電致變色器件展示出更短的著色時(shí)間,很大程度提高了NiO本身電致變色器件的性能。
【圖文】：

圖 1.1 陽(yáng)極電致變色和陰極電致變色材料如圖 1.1 所示，綠色區(qū)域和黃色區(qū)域分別為陽(yáng)極電致變色和陰極電致變色材料。陽(yáng)極材料有釩（V）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鎢（W）、鈷（Co）和鎳（N的氧化物，，其中以氧化鎳和氧化鎢的研究最為廣泛和深入，而氧化鈷電致變色性能少。陰極電致變色的金屬氧化物有鈦（Ti）、鈮（Nb）、鉬（Mo）和 W 等形成的其中三氧化鎢電致變色薄膜是最早發(fā)現(xiàn)并得到廣泛研究的電色材料之一，現(xiàn)在以三致變色薄膜作為電致變色材料的電致變色器件已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在這些過(guò)渡金中，只有部分可以在可見(jiàn)光區(qū)域具有良好的透過(guò)率。性能較為突出的有氧化鎳（Ni化三鈷（Co3O4）和五氧化二釩（V2O5）[11,12]。在陽(yáng)極電致變色材料中，由于氧化鎳薄膜具有低能耗、高著色效率、開(kāi)路記憶等特車防炫目后視鏡、智能窗等實(shí)際生活領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景[13,14]。氧化鎳是一種具有氯化鈉（NaCl）結(jié)構(gòu)的 3d 過(guò)渡金屬氧化物[15]，如圖 1.2 所示。

Ni2+O2-圖 1.2 NiO 結(jié)構(gòu)示意圖色材料材料種類相對(duì)較多，可以分為有機(jī)小分子電致變色材料]，其顏色變化來(lái)自氧化還原反應(yīng)。因其材料豐富變化的下進(jìn)行多種顏色的變化而受到廣泛的關(guān)注[20,21]。色材料和二元電致變色材料合材料的不同可以將電致變色材料分為一元電致變色材色材料。本文著重介紹一元和二元電致變色材料。色材料變色材料來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)改善其本身的結(jié)構(gòu)，制造具有
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;O646.54

【參考文獻(xiàn)】

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1 沈慶月;陸春華;許仲梓;;電致變色材料的變色機(jī)理及其研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2007年S1期

本文編號(hào)：2669975