電致變色是指材料在外加電場或電流的作用下通過氧化還原反應(yīng)使其顏色或光學(xué)性質(zhì)發(fā)生穩(wěn)定可逆變化的現(xiàn)象,在智能窗、軍事偽裝、通訊技術(shù)和顯示屏等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。氧化鎢作為最為經(jīng)典的無機(jī)電致變色材料,具有高的光學(xué)調(diào)制率、高的著色效率和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,過去關(guān)于氧化鎢材料的電致變色研究很多,然而一般都集中在可見光的透過率調(diào)制。太陽光主要由使我們看得見的可見光和帶絕大部分熱量的近紅外光組成,在可見光波段進(jìn)行波峰的調(diào)制可以實(shí)現(xiàn)多彩顏色的控制,對近紅外光波段的調(diào)控能實(shí)現(xiàn)對太陽熱的管理,同時對可見光和近紅外光進(jìn)行多波段獨(dú)立調(diào)控,則可以獲得能對光和熱同時調(diào)控的新型智能窗。本論文主要針對現(xiàn)有氧化鎢基電致變色材料及器件光譜調(diào)控單一的難點(diǎn),對其可見光波段多彩色的調(diào)制,近紅外波段透過率的調(diào)制以及可見-近紅外光雙波段的獨(dú)立調(diào)控方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究,包括相關(guān)材料、薄膜、器件的制備、表征與性能研究,研究內(nèi)容主要包含以下幾個方面:1.在可見光波段的多彩調(diào)控方面,無機(jī)電致變色的多彩色調(diào)制一直是擴(kuò)大無機(jī)電致變色顯示器和成像設(shè)備等應(yīng)用范圍的瓶頸,例如氧化鎢由于其本身電子學(xué)結(jié)構(gòu),只能表現(xiàn)出無色到藍(lán)色的調(diào)制,遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際生活中對多彩... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）紫精分子在三種氧化還原態(tài)之間的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換；（ｂ）導(dǎo)電聚合物在摻雜過程中能??帶結(jié)構(gòu)的變化

?第１章緒論???合態(tài)”，它可以在氧化態(tài)和還原態(tài)上同時著色，如Ｖ２〇５?［６６＃］。由于大多數(shù)電致變??色金屬氧化物都是由八面體結(jié)構(gòu)單元組成，因此可以提出陰極電致變色和陽極電致??變色的理論模型。電致變色金屬氧化物具有０?２ｐ軌道和金屬ｄ軌道分離良好的特??點(diǎn)，其中金屬ｄ軌道通過八面體對稱分裂成ｅｇ和ｔ２ｇ亞軌道Ｗ。由于過渡金屬中ｄ??軌道的不飽和填充，很容易在氧化還原反應(yīng)前后產(chǎn)生多種價態(tài)［６９〃１］。圖１．２顯示??了三種不同類型電致變色金屬氧化物的能帶結(jié)構(gòu)示意圖，對于陰極電致變色材料??（例如Ｗ０３），它們有一個完整的０?２ｐ軌道和一個分離的空ｄ軌道，帶隙寬，??薄膜不能吸收可見光，當(dāng)電解液離子和電子雙插入到材料中產(chǎn)生部分填充的ｄ軌??道，導(dǎo)致光的吸收和顏色變化。對于未占據(jù)ｔ２ｇ態(tài)的陽極電致變色材料（例如ＮｉＯ），??離子和電子的插入將ｔ２ｇ態(tài)填滿到該能帶的頂部，導(dǎo)致４和知能帶之間的間隙，??金屬氧化物的帶隙足夠大，則材料就會變得透明。對于“混合態(tài)”電致變色材料??（例如Ｖ２０５），它們的ｄ軌道分裂成兩個軌道，在帶隙中有一個窄的分裂部分，??在“混合態(tài)”電致變色材料中插入離子和電子可以填充窄帶并擴(kuò)大光學(xué)帶隙，其特??征是外觀的顏色變化。??普魯士藍(lán)（ＰＢ）是另一種研宄較多的無機(jī)電致變色材料。普魯士藍(lán)主要是??在含鐵離子和六氰化物離子的前驅(qū)體溶液中通過電化學(xué)沉積方法制備。制備的??ＰＢ膜為藍(lán)色，其中Ｆｅ３＋和Ｆｅ２＋為共存態(tài)。當(dāng)離子和電子在負(fù)電壓下插入ＰＢ時，??通過單電子轉(zhuǎn)移將Ｆｅ３＋還原為Ｆｅ２＋，使其還原為無色的普魯士白。此外，ＰＢ還??可以通過單電子轉(zhuǎn)移使Ｆｅ２＋氧化成Ｆｅ３＋，自身則被氧化成柏林綠狀

?第１章緒論???翁??ｒｉｒｐｒｉ??Ｉ?■二?ｉ??Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｅｌｅａｔｒｏｄｅ?ｌａｙｅｒ?Ｃｏｕｎｔｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??丨?Ｉ?＾—?０－??圖１．３電致變色器件的結(jié)構(gòu)示意圖。??１．２．３電致變色性能評價??電致變色性能的評價指標(biāo)主要是光學(xué)調(diào)制率、變色時間、著色效率、循環(huán)穩(wěn)??定性。在智能窗領(lǐng)域，光學(xué)調(diào)制率是最重要的電致變色參數(shù)，它是指電致變色材??料在透過狀態(tài)和著色狀態(tài)下的透過率差值，光學(xué)調(diào)制率越大，則表明該電致變色??材料有越強(qiáng)的光學(xué)調(diào)控能力，理想電致變色材料的光學(xué)調(diào)制率是１００％，這意味??著該材料在褪色狀態(tài)下是完全透明狀態(tài)，而在著色狀態(tài)下則是完全不透明狀態(tài)。??一般情況下，光學(xué)調(diào)制率都是評價一種電致變色材料性能的重要參數(shù)指標(biāo)，然而??在多彩電致變色調(diào)控領(lǐng)域，透射或者反射峰位置的調(diào)節(jié)能力才是反映電致變色材??料性能的關(guān)鍵因素，因?yàn)榉逦恢玫恼{(diào)制幅度代表其顏色能變化的范圍，反而光學(xué)??調(diào)制率帶來的只是顏色明暗的變化，在多彩電致變色調(diào)制中并不值得追求。??響應(yīng)時間是指電致變色材料從一種光學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種光學(xué)狀態(tài)所需要??的時間，一般定義為透過率改變９０％時所對應(yīng)的時間，從褪色態(tài)到著色態(tài)所花時??間為著色時間，從著色態(tài)到褪色態(tài)所消耗時間為褪色時間。在智能窗領(lǐng)域，幾到??十幾秒的響應(yīng)時間是可以被消費(fèi)者所接受的，但是在電致變色顯示器領(lǐng)域，這個??響應(yīng)時間則遠(yuǎn)達(dá)不到要求。而電致變色的響應(yīng)時間與離子在界面處以及溶液中的??擴(kuò)散效率、電子在電致變色材料中和集流體上的傳遞速度有很大的關(guān)系，因此改??善電致變色材料的結(jié)構(gòu)、提高集流體導(dǎo)電率和提高電解液中的離子擴(kuò)散效率都對??提高電致變色響應(yīng)時間

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Inorganic electrochromic materials based on tungsten oxide and nickel oxide nanostructures[J]. Dongyun Ma,Jinmin Wang.  Science China（Chemistry）. 2017(01)
[2]Recent advances in multifunctional electrochromic energy storage devices and photoelectrochromic devices[J]. Zhongqiu Tong,Yanlong Tian,Hongming Zhang,Xingang Li,Junyi Ji,Huiying Qu,Na Li,Jiupeng Zhao,Yao Li.  Science China（Chemistry）. 2017(01)



本文編號：3327934