發(fā)布時(shí)間：2017-05-18 16:04

  本文關(guān)鍵詞：氧化鎢基電致變色材料可控制備及其性能改善，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電致變色材料因其高效可逆、持久的光學(xué)屬性調(diào)變能力而受到廣泛關(guān)注。控制合成變色速度快、循環(huán)壽命長的電致變色材料對發(fā)展新一代的高性能電致變色器件具有重要意義。本文以WO3電致變色薄膜為核心研究對象,通過核殼復(fù)合陣列化設(shè)計(jì)和原子摻雜等研究策略對其進(jìn)行改性研究,從而提高WO3薄膜的電致變色性能。采用水熱和電沉積方法,設(shè)計(jì)制備了晶態(tài)/非晶態(tài)WO3核殼納米線和Mo摻雜WO3納米線薄膜,并系統(tǒng)研究了其電致變色以及光學(xué)電化學(xué)儲能聯(lián)動(dòng)性能。通過多孔陣列化和結(jié)晶程度控制策略,利用水熱和電沉積結(jié)合法,控制合成了晶態(tài)/非晶態(tài)WO3核殼納米線薄膜(c-WO3@a-W03)。其中復(fù)合結(jié)構(gòu)核心為水熱形成的晶態(tài)WO3納米線,外殼為電沉積的非晶態(tài)WO3納米薄層。相比于純的非晶態(tài)WO3薄膜和WO3納米線,優(yōu)化的c-WO3@a-WO3核殼納米線薄膜具有更寬的光學(xué)動(dòng)態(tài)調(diào)制范圍(750 nm處調(diào)節(jié)率為70.3%、2000 nm處為42.0%、10 μm處為51.4%)、更快的電致變色速度(3.5/4.8s)、更高的著色效率(43.2cm2C-1)和更優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性(經(jīng)3000次循環(huán)后保持率達(dá)68.5%)。研究表明非晶外殼能強(qiáng)化離子遷移率和薄膜結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,提高變色速度、著色效率和長周期循環(huán)性能。通過同主族元素?fù)诫s策略,利用水熱反應(yīng)法制備了Mo摻雜的WO3納米線薄膜。均勻少量的Mo摻雜能降低WO3薄膜的結(jié)晶性,但不會影響WO3納米線的形態(tài)。相對于未摻雜的WO3薄膜,優(yōu)化的Mo摻雜(2 at.Wt.%)的WO3納米線薄膜表現(xiàn)出更為優(yōu)異的電致變色性能,如更快的著褪色速度(3.2/2.6 s),更高的著色效率(123.5 cm 2 C-1)和更寬的光學(xué)動(dòng)態(tài)調(diào)制能力(750 nm處56.7%、1600 nm處83.0%、10μm處48.5%)。Mo摻雜能增加WO3薄膜內(nèi)離子(H+)的擴(kuò)散系數(shù),提高電致變色性能。此外,光學(xué)和電化學(xué)儲能的聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)表明Mo摻雜的WO3納米線兼具儲能和變色功能,其儲能行為可實(shí)時(shí)被色彩變化監(jiān)控和指示。這種多功能光電極材料的設(shè)計(jì)思路將為今后新型多功能變色儲能器件的發(fā)展提供借鑒和研究基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：電致變色 三氧化鎢 水熱合成法 核殼結(jié)構(gòu) 光學(xué)調(diào)制 電沉積 電化學(xué)儲能器件
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-41
• 1.1 電致變色材料的研究意義及其發(fā)展歷程11-13
• 1.1.1 電致變色的研究意義11
• 1.1.2 電致變色的發(fā)展歷史11-13
• 1.2 電致變色技術(shù)的基本概念與功能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)13-16
• 1.2.1 顏色和顏色對比度13-15
• 1.2.2 變色效率15
• 1.2.3 響應(yīng)時(shí)間15-16
• 1.2.4 循環(huán)壽命16
• 1.3 電致變色器件結(jié)構(gòu)及其變色機(jī)理16-19
• 1.3.1 電致變色器件結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.2 電致變色材料的變色機(jī)理17-19
• 1.4 電致變色材料分類19-35
• 1.4.1 無機(jī)電致變色材料19-28
• 1.4.2 有機(jī)電致變色材料28-33
• 1.4.3 復(fù)合電致變色材料33-35
• 1.5 電致變色薄膜制備方法35-36
• 1.5.1 磁控濺射法35
• 1.5.2 電化學(xué)沉積法35
• 1.5.3 化學(xué)氣相沉積法35-36
• 1.5.4 溶膠-凝膠法36
• 1.5.5 水熱和溶劑熱合成法36
• 1.5.6 化學(xué)浴沉積法36
• 1.6 電致變色材料及器件目前存在的主要問題36-38
• 1.6.1 變色種類單一37
• 1.6.2 褪變色速度慢37
• 1.6.3 循環(huán)次數(shù)少37-38
• 1.6.4 合適的電解液及封裝技術(shù)38
• 1.7 本文選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容38-41
• 第二章 實(shí)驗(yàn)儀器與方法41-45
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與實(shí)驗(yàn)設(shè)備41-42
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑41-42
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備42
• 2.2 材料的結(jié)構(gòu)和成分表征42-43
• 2.2.1 X射線衍射分析(XRD)42
• 2.2.2 X射線光電子能譜分析(XPS)42
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡分析(SEM&TEM)42-43
• 2.3 材料的電致變色性能測試43-45
• 2.3.1 電化學(xué)性能測試43
• 2.3.2 光學(xué)性能測試43-45
• 第三章 晶態(tài)/非晶態(tài)三氧化鎢核殼結(jié)構(gòu)納米線薄膜的可控制備及其電致變色性能研究45-59
• 3.1 引言45-46
• 3.2 晶態(tài)/非晶態(tài)三氧化鎢核殼結(jié)構(gòu)納米線薄膜的制備46-47
• 3.3 c-WO_3@a-WO_3核殼納米線薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌47-50
• 3.4 c-WO_3@a-WO_3核殼納米線薄膜的電化學(xué)和電致變色性能50-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 Mo摻雜氧化鎢納米線制備及其電致變色-儲能聯(lián)動(dòng)性能研究59-77
• 4.1 引言59-60
• 4.2 Mo摻雜WO_3納米線薄膜的制備60
• 4.3 Mo摻雜WO_3納米線薄膜結(jié)構(gòu)和形貌特征60-66
• 4.4 Mo摻雜WO_3納米線薄膜電化學(xué)和電致變色性能66-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 第五章 結(jié)論與展望77-79
• 5.1 結(jié)論77
• 5.2 本論文創(chuàng)新之處77-78
• 5.3 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-91
• 致謝91-93
• 個(gè)人簡歷93-95
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果95-96

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