普鲁士蓝电致变色器件的制备与性能

发布时间：2020-07-11 03:37

【摘要】：目前电致变色材料被认为是最有应用前景的智能材料之一。电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象,在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。电致变色材料可用于窗户上以减少空调系统的热负载,达到节能的作用。普鲁士蓝(PB)中的Fe~(3+)被还原的时候会生成普鲁士白(PW),这是PB最常见的氧化还原过程。而当PB中的Fe~(2+)部分被氧化成Fe~(3+)时,则会生成绿色的物质,称为普鲁士绿(PG)。我们对PB薄膜的直接水热生长和自供电电致变色性能开展了相关研究。研究了温度对水热生长PB薄膜的影响,同时研究了抗坏血酸的加入对PB薄膜电致变色性能的影响。然后利用铝是一种活泼金属,很容易释放出电子变为Al~(3+)、被还原的PW容易被空气中的氧气氧化的特性,组装成PB自供电电致变色器件并研究其性能。此外,通过水热法直接在氟掺杂二氧化锡(FTO)透明导电玻璃上生长出了PG薄膜并组装成电致变色器件,研究了PG的合成机理并测试了由它们组装的电致变色器件的性能。本论文主要得到以下研究结果:(1)通过加入抗坏血酸在150 ~oC直接水热生长出厚度约为300 nm的PB薄膜,其表面布满了大量的微裂纹。PB薄膜组装成的电致变色器件具有较快的着色和褪色响应时间(着色时间为2.8 s,褪色时间为1.3 s)以及较高的光调制幅度(在700 nm处达到58.0%)和着色效率(52.4 cm~2·C~(-1)),展现出良好的电致变色性能。(2)利用铝是一种活泼金属,很容易释放出电子变为Al~(3+)、被还原的PW容易被空气中的氧气氧化的特性,用抗坏血酸和铁氰化钾作为反应物,在透明导电玻璃上水热生长出了PB薄膜,用薄膜做成自供电电致变色器件。650 nm处器件的透过率达到51.0%,着色和褪色时间分别为2.0 s和0.6 s,放电容量为51.9 mA?h?g~(-1)。(3)通过水热法在FTO透明导电玻璃上生长出了PG薄膜并组装成电致变色器件,薄膜的厚度大约是500 nm,PG薄膜组装成的器件着色和褪色响应时间分别为12.5 s和3.5 s,光调制幅度在730 nm处达到了40.0%,PG电致变色器件的着色效率为79.1cm~2·C~(-1),展现出良好的电致变色性能和优良的循环稳定性。其放电容量达到60.4mA?h?g~(-1),比普鲁士蓝的放电容量大。
【学位授予单位】：上海第二工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB381;TN383.1

【参考文献】