基于氧化鎢的電致變色性能優(yōu)化及大面積制備
發(fā)布時(shí)間：2021-08-09 09:06
本文采用簡單的水熱法、電泳沉積和光沉積等方法制備了WO3@Ti O2、Ag@WO3等復(fù)合電致變色材料,對其光學(xué)調(diào)制、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。同時(shí),為了解決大面積電致變色器件封裝難,易漏液的問題,本文也對如何制備大面積固態(tài)電致變色器件展開了一定的探索與研究。本文具體內(nèi)容如下:（1）Ti O2修飾WO3的電致變色性能研究我們采用水熱法和電泳沉積法兩步合成制備了WO3@Ti O2核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,同時(shí)探索了不同的膜厚對于光學(xué)調(diào)制范圍的影響,優(yōu)化了WO3@Ti O2復(fù)合材料的膜厚。經(jīng)過一系列電化學(xué)和電致變色性能測試表明,與純WO3薄膜相比,WO3@Ti O2復(fù)合材料具有更大的比表面積,更多的活性位點(diǎn),提供了更多通道進(jìn)行鋰離子的注入與抽出,減少鋰離子的積累并加快擴(kuò)散速率,從而使得WO...
【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
陽極電致變色和陰極電致變色材料(a)陽極電致變色材料
南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論3圖1.1陽極電致變色和陰極電致變色材料(a)陽極電致變色材料在陽極電致變色材料工作電極加上正電壓后，電致變色器件會出現(xiàn)著色現(xiàn)象。NiO、Co3O4和V2O5是經(jīng)典的陽極電致變色材料[29-31]。NiO材料變色對比度很高，因此以NiO為首的陽極電致變色材料是目前研究最廣泛的材料之一。如圖1.2所示為NiO結(jié)構(gòu)示意圖[32]。圖1.2NiO結(jié)構(gòu)示意圖(b)陰極電致變色材料陰極電致變色材料主要包括ⅥB族金屬氧化物，變色特征主要體現(xiàn)為陰極還原時(shí)著色，陽極氧化時(shí)褪色，其中WO3、TiO2和MOO3是這類變色材料的典型代表[33-35]。WO3晶體結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。
南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論4圖1.3WO3的晶體結(jié)構(gòu)圖WO3電致變色薄膜的變色機(jī)理受到質(zhì)疑的原因主要從它的變色過程說起，這是因?yàn)樽兩^程尤為復(fù)雜造成的，可由（1.1）公式表示其反應(yīng)過程:3+++=3(1.1)隨著納米技術(shù)的出現(xiàn)，WO3納米結(jié)構(gòu)的合成變得越來越成熟。WO3的納米結(jié)構(gòu)化可以增強(qiáng)材料的電致變色性能，并為其提供獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性。相比塊狀材料，WO3的納米結(jié)構(gòu)具有非常優(yōu)異的性能：（1）表面積的增加，增大了材料之間化學(xué)反應(yīng)的離子接觸面積；（2）表面能發(fā)生了顯著變化，可以調(diào)節(jié)材料的性能，因?yàn)榭拷砻娴脑泳哂信c嵌入主體中不同的鍵結(jié)構(gòu)；（3）納米材料本身的小尺寸，可以改善電荷傳輸速率、電子能帶結(jié)構(gòu)，對光學(xué)性能的提高非常明顯。納米結(jié)構(gòu)WO3用途廣泛，并具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性�；赪O3的電致變色設(shè)備顯示出低功耗的良好存儲效果和高對比度[36]。在傳統(tǒng)的電致變色器件組裝中，WO3是在用作工作電極的導(dǎo)電基板上以薄膜形式組裝。迄今為止，制造WO3薄膜電極的方法包括磁控濺射[37]，脈沖激光沉積[38]，電合成[39]，溶膠-凝膠[40]和水熱法[41]。通常，磁控濺射技術(shù)以及脈沖激光沉積價(jià)格較為昂貴且制得的膜過于致密。對于電合成，通常需要高能量輸入（高電壓或高電流），對實(shí)驗(yàn)條件有較高的要求。溶膠-凝膠工藝所需的資金更少，可以在大面積上高效沉積WO3膜。但是，必須特別注意溶液的化學(xué)性質(zhì)和退火條件，才可以得到具有所需微觀結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定厚度的，具備良好的粘合性的WO3薄膜。相比之下，水熱法制造的WO3薄膜具有較低的反應(yīng)溫度并且對于基底的選擇較為靈活，較為經(jīng)濟(jì)環(huán)保。最近，已經(jīng)有關(guān)于各種水熱法制備合成一維WO3納米結(jié)構(gòu)的報(bào)道，例如納米棒[42]和納米磚[43]。然而，直接在基底上生長具有良好附著力
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電致變色器件用聚合物電解質(zhì)材料的研究進(jìn)展[J]. 浦鴻汀,黃平. 功能材料與器件學(xué)報(bào). 2005(02)
本文編號：3331788
【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
陽極電致變色和陰極電致變色材料(a)陽極電致變色材料
南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論3圖1.1陽極電致變色和陰極電致變色材料(a)陽極電致變色材料在陽極電致變色材料工作電極加上正電壓后，電致變色器件會出現(xiàn)著色現(xiàn)象。NiO、Co3O4和V2O5是經(jīng)典的陽極電致變色材料[29-31]。NiO材料變色對比度很高，因此以NiO為首的陽極電致變色材料是目前研究最廣泛的材料之一。如圖1.2所示為NiO結(jié)構(gòu)示意圖[32]。圖1.2NiO結(jié)構(gòu)示意圖(b)陰極電致變色材料陰極電致變色材料主要包括ⅥB族金屬氧化物，變色特征主要體現(xiàn)為陰極還原時(shí)著色，陽極氧化時(shí)褪色，其中WO3、TiO2和MOO3是這類變色材料的典型代表[33-35]。WO3晶體結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。
南京郵電大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第一章緒論4圖1.3WO3的晶體結(jié)構(gòu)圖WO3電致變色薄膜的變色機(jī)理受到質(zhì)疑的原因主要從它的變色過程說起，這是因?yàn)樽兩^程尤為復(fù)雜造成的，可由（1.1）公式表示其反應(yīng)過程:3+++=3(1.1)隨著納米技術(shù)的出現(xiàn)，WO3納米結(jié)構(gòu)的合成變得越來越成熟。WO3的納米結(jié)構(gòu)化可以增強(qiáng)材料的電致變色性能，并為其提供獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性。相比塊狀材料，WO3的納米結(jié)構(gòu)具有非常優(yōu)異的性能：（1）表面積的增加，增大了材料之間化學(xué)反應(yīng)的離子接觸面積；（2）表面能發(fā)生了顯著變化，可以調(diào)節(jié)材料的性能，因?yàn)榭拷砻娴脑泳哂信c嵌入主體中不同的鍵結(jié)構(gòu)；（3）納米材料本身的小尺寸，可以改善電荷傳輸速率、電子能帶結(jié)構(gòu)，對光學(xué)性能的提高非常明顯。納米結(jié)構(gòu)WO3用途廣泛，并具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性�；赪O3的電致變色設(shè)備顯示出低功耗的良好存儲效果和高對比度[36]。在傳統(tǒng)的電致變色器件組裝中，WO3是在用作工作電極的導(dǎo)電基板上以薄膜形式組裝。迄今為止，制造WO3薄膜電極的方法包括磁控濺射[37]，脈沖激光沉積[38]，電合成[39]，溶膠-凝膠[40]和水熱法[41]。通常，磁控濺射技術(shù)以及脈沖激光沉積價(jià)格較為昂貴且制得的膜過于致密。對于電合成，通常需要高能量輸入（高電壓或高電流），對實(shí)驗(yàn)條件有較高的要求。溶膠-凝膠工藝所需的資金更少，可以在大面積上高效沉積WO3膜。但是，必須特別注意溶液的化學(xué)性質(zhì)和退火條件，才可以得到具有所需微觀結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定厚度的，具備良好的粘合性的WO3薄膜。相比之下，水熱法制造的WO3薄膜具有較低的反應(yīng)溫度并且對于基底的選擇較為靈活，較為經(jīng)濟(jì)環(huán)保。最近，已經(jīng)有關(guān)于各種水熱法制備合成一維WO3納米結(jié)構(gòu)的報(bào)道，例如納米棒[42]和納米磚[43]。然而，直接在基底上生長具有良好附著力
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電致變色器件用聚合物電解質(zhì)材料的研究進(jìn)展[J]. 浦鴻汀,黃平. 功能材料與器件學(xué)報(bào). 2005(02)
本文編號：3331788
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