钛酸锂纳米管负载氧化钨在电致变色中的性能研究

发布时间：2017-08-23 21:00

  本文关键词：钛酸锂纳米管负载氧化钨在电致变色中的性能研究

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【摘要】：电致变色玻璃作为新兴智能玻璃己广泛应用于智能窗、大面积显示器、防眩后视镜和信息存储等领域。氧化钨(WO_3)因其具有出色的着色效率和良好的可逆性,成为目前研究最广最深入的无机电致变色材料,但是仍然存在对比度差、响应时间长的缺陷。通过改性可以改善W03的电致变色性能,改性手段主要是制备纳米级多孔材料和掺杂复合。本论文引入钛酸锂纳米管(Li-TNT s)载体,通过纳米管的孔道结构为锂离子扩散和运输提供便利通道,同时利用钛酸锂的锂离子交换特性缩短锂离子扩散距离,加深锂离子嵌入深度,借此提高W03的电致变色性能。采用水热法制备了二氧化钛纳米管(TiO_2-NTs)和钛酸钠纳米管(Na-TNTs),并通过Na-TNTs进行离子交换得到L i-TNTs。TEM和XRD分析得出Li-TNTs的内外径分别为5 nm和8 nm,层间距为0.83 nm,与Na-TNTs相比,具有更大的内径以及更小的层间距,说明Li-TNTs具有更大的比表面积。通过浸渍法将W03颗粒分别负载到TiO_2-NTs和Li-TNTs上,元素分析结果显示W/Ti比约为1/2,TEM和XRD结果显示WO_3颗粒尺寸约为10 nm,且均匀的分布在纳米管外侧。以ITO导电玻璃为衬底,通过旋涂法分别制备WO_3/TiO_2-NTs和WO_3/Li-TNTs薄膜,SEM结果显示薄膜厚度约为300 nm。对WO_3、WO_3/TiO_2-NTs和WO_3/Li-TNTs薄膜进行CV、光谱等测试,结果表明,WO_3/Li-TNTs薄膜具有更快的锂离子扩散速率(6.1×10-10cm2/s)、更大的可见光透过率差(74.1%)和更快的着色/褪色时间(0.4/0.15 s),同时薄膜的循环稳定性也较好,更适合作为电致变色材料。研究不同W含量对WO_3/Li-TNTs薄膜相关电致变色性能的影响,结果发现,当W/Ti比为1/2时,薄膜具有最佳的锂离子扩散速率和可见光调制作用。当W/Ti比低于1/2时,材料反应不充分；高于1/2时,纳米管表面WO_3颗粒过于拥挤,不利于离子扩散。实验室组装器件采用的是LiClO_4/PC液态电解质,虽然其具有良好的离子电导率,但容易产生气泡且容易漏液。为了走向市场化,有必要采用固态电解质进行封装。本文制备了ET-PC/EC-PMMA-LiClO_4凝胶电解质体系,初步探究了PMMA含量和LiC1O_4浓度对体系离子电导率的影响。结果发现,当PMMA含量为20～25%,LiClO_4浓度为1 mol/L时,体系具有最佳的黏度和离子电导率,更适合用于组装电致变色器件。
【关键词】：电致变色 氧化钨 钛酸锂纳米管 离子扩散 凝胶电解质
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ131.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 前言8-9
• 2 文献综述9-24
• 2.1 电致变色简介9
• 2.2 电致变色材料9-14
• 2.2.1 有机电致变色材料9-12
• 2.2.2 无机电致变色材料12-14
• 2.3 电致变色器件14-18
• 2.3.1 电致变色器件的结构14-15
• 2.3.2 电致变色器件的应用15-18
• 2.4 三氧化钨电致变色材料研究进展18-23
• 2.4.1 三氧化钨的结构特点18-19
• 2.4.2 三氧化钨电致变色薄膜的制备方法19-21
• 2.4.3 氧化钨电致变色材料的改进21-23
• 2.5 本论文的立题依据和研究内容23-24
• 3 实验材料与方法24-28
• 3.1 实验原料24-25
• 3.2 实验仪器25-26
• 3.3 材料的微观结构与成分分析26
• 3.3.1 扫描电镜分析(SEM)26
• 3.3.2 透射电镜分析(TEM)26
• 3.3.3 X射线衍射技术(XRD)26
• 3.4 材料的性能测试26-28
• 3.4.1 薄膜的循环伏安性能测试26-27
• 3.4.2 薄膜的响应时间测试27
• 3.4.3 器件的透过率测试27-28
• 4 电致变色薄膜的制备及其性能研究28-43
• 4.1 薄膜的制备28-30
• 4.1.1 基片的清洗28
• 4.1.2 WO_3薄膜的制备28
• 4.1.3 TiO_2纳米管负载WO_3薄膜的制备(WO_3/TiO_2-NTs)28-29
• 4.1.4 钛酸锂纳米管负载WO_3薄膜的制备(WO_3/Li-TNTs)29-30
• 4.2 电致变色器件组装30
• 4.3 材料的形貌与结构表征30-34
• 4.3.1 扫描电镜分析(SEM)30-31
• 4.3.2 透射电镜分析(TEM)31-33
• 4.3.3 元素分析33
• 4.3.4 X射线衍射分析(XRD)33-34
• 4.4 材料的电致变色性能测试34-40
• 4.4.1 循环伏安测试(CV)34-37
• 4.4.2 透过性测试37-39
• 4.4.3 响应时间测试39-40
• 4.5 不同W/Ti比对薄膜电致变色性能的影响40-42
• 4.5.1 不同W/Ti比对薄膜锂离子扩散速率的影响40-41
• 4.5.2 不同W/Ti比对薄膜可见光透过率差的影响41-42
• 4.6 本章小结42-43
• 5 固态离子导电层的性能研究43-46
• 5.1 实验内容43
• 5.2 PMMA含量对体系离子电导率的影响43-44
• 5.3 LiClO_4浓度对体系离子电导率的影响44-45
• 5.4 本章小结45-46
• 6 结论与展望46-48
• 6.1 结论46-47
• 6.2 展望47-48
• 参考文献48-53
• 硕士期间发表的论文53-54
• 致谢54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：727249