基于氧化钨的电致变色性能优化及大面积制备
发布时间：2021-08-09 09:06
本文采用简单的水热法、电泳沉积和光沉积等方法制备了WO3@Ti O2、Ag@WO3等复合电致变色材料,对其光学调制、着色效率、响应时间、循环稳定性等一系列电致变色性能进行了深入的探究。同时,为了解决大面积电致变色器件封装难,易漏液的问题,本文也对如何制备大面积固态电致变色器件展开了一定的探索与研究。本文具体内容如下:（1）Ti O2修饰WO3的电致变色性能研究我们采用水热法和电泳沉积法两步合成制备了WO3@Ti O2核壳结构复合材料,同时探索了不同的膜厚对于光学调制范围的影响,优化了WO3@Ti O2复合材料的膜厚。经过一系列电化学和电致变色性能测试表明,与纯WO3薄膜相比,WO3@Ti O2复合材料具有更大的比表面积,更多的活性位点,提供了更多通道进行锂离子的注入与抽出,减少锂离子的积累并加快扩散速率,从而使得WO...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
阳极电致变色和阴极电致变色材料(a)阳极电致变色材料
南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论3图1.1阳极电致变色和阴极电致变色材料(a)阳极电致变色材料在阳极电致变色材料工作电极加上正电压后，电致变色器件会出现着色现象。NiO、Co3O4和V2O5是经典的阳极电致变色材料[29-31]。NiO材料变色对比度很高，因此以NiO为首的阳极电致变色材料是目前研究最广泛的材料之一。如图1.2所示为NiO结构示意图[32]。图1.2NiO结构示意图(b)阴极电致变色材料阴极电致变色材料主要包括ⅥB族金属氧化物，变色特征主要体现为阴极还原时着色，阳极氧化时褪色，其中WO3、TiO2和MOO3是这类变色材料的典型代表[33-35]。WO3晶体结构如图1.3所示。
南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论4图1.3WO3的晶体结构图WO3电致变色薄膜的变色机理受到质疑的原因主要从它的变色过程说起，这是因为变色过程尤为复杂造成的，可由（1.1）公式表示其反应过程:3+++=3(1.1)随着纳米技术的出现，WO3纳米结构的合成变得越来越成熟。WO3的纳米结构化可以增强材料的电致变色性能，并为其提供独特的结构特性。相比块状材料，WO3的纳米结构具有非常优异的性能：（1）表面积的增加，增大了材料之间化学反应的离子接触面积；（2）表面能发生了显著变化，可以调节材料的性能，因为靠近表面的原子具有与嵌入主体中不同的键结构；（3）纳米材料本身的小尺寸，可以改善电荷传输速率、电子能带结构，对光学性能的提高非常明显。纳米结构WO3用途广泛，并具有独特的结构特性。基于WO3的电致变色设备显示出低功耗的良好存储效果和高对比度[36]。在传统的电致变色器件组装中，WO3是在用作工作电极的导电基板上以薄膜形式组装。迄今为止，制造WO3薄膜电极的方法包括磁控溅射[37]，脉冲激光沉积[38]，电合成[39]，溶胶-凝胶[40]和水热法[41]。通常，磁控溅射技术以及脉冲激光沉积价格较为昂贵且制得的膜过于致密。对于电合成，通常需要高能量输入（高电压或高电流），对实验条件有较高的要求。溶胶-凝胶工艺所需的资金更少，可以在大面积上高效沉积WO3膜。但是，必须特别注意溶液的化学性质和退火条件，才可以得到具有所需微观结构和稳定厚度的，具备良好的粘合性的WO3薄膜。相比之下，水热法制造的WO3薄膜具有较低的反应温度并且对于基底的选择较为灵活，较为经济环保。最近，已经有关于各种水热法制备合成一维WO3纳米结构的报道，例如纳米棒[42]和纳米砖[43]。然而，直接在基底上生长具有良好附着力
【参考文献】：
期刊论文
[1]电致变色器件用聚合物电解质材料的研究进展[J]. 浦鸿汀,黄平. 功能材料与器件学报. 2005(02)
本文编号：3331788
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
阳极电致变色和阴极电致变色材料(a)阳极电致变色材料
南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论3图1.1阳极电致变色和阴极电致变色材料(a)阳极电致变色材料在阳极电致变色材料工作电极加上正电压后，电致变色器件会出现着色现象。NiO、Co3O4和V2O5是经典的阳极电致变色材料[29-31]。NiO材料变色对比度很高，因此以NiO为首的阳极电致变色材料是目前研究最广泛的材料之一。如图1.2所示为NiO结构示意图[32]。图1.2NiO结构示意图(b)阴极电致变色材料阴极电致变色材料主要包括ⅥB族金属氧化物，变色特征主要体现为阴极还原时着色，阳极氧化时褪色，其中WO3、TiO2和MOO3是这类变色材料的典型代表[33-35]。WO3晶体结构如图1.3所示。
南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论4图1.3WO3的晶体结构图WO3电致变色薄膜的变色机理受到质疑的原因主要从它的变色过程说起，这是因为变色过程尤为复杂造成的，可由（1.1）公式表示其反应过程:3+++=3(1.1)随着纳米技术的出现，WO3纳米结构的合成变得越来越成熟。WO3的纳米结构化可以增强材料的电致变色性能，并为其提供独特的结构特性。相比块状材料，WO3的纳米结构具有非常优异的性能：（1）表面积的增加，增大了材料之间化学反应的离子接触面积；（2）表面能发生了显著变化，可以调节材料的性能，因为靠近表面的原子具有与嵌入主体中不同的键结构；（3）纳米材料本身的小尺寸，可以改善电荷传输速率、电子能带结构，对光学性能的提高非常明显。纳米结构WO3用途广泛，并具有独特的结构特性。基于WO3的电致变色设备显示出低功耗的良好存储效果和高对比度[36]。在传统的电致变色器件组装中，WO3是在用作工作电极的导电基板上以薄膜形式组装。迄今为止，制造WO3薄膜电极的方法包括磁控溅射[37]，脉冲激光沉积[38]，电合成[39]，溶胶-凝胶[40]和水热法[41]。通常，磁控溅射技术以及脉冲激光沉积价格较为昂贵且制得的膜过于致密。对于电合成，通常需要高能量输入（高电压或高电流），对实验条件有较高的要求。溶胶-凝胶工艺所需的资金更少，可以在大面积上高效沉积WO3膜。但是，必须特别注意溶液的化学性质和退火条件，才可以得到具有所需微观结构和稳定厚度的，具备良好的粘合性的WO3薄膜。相比之下，水热法制造的WO3薄膜具有较低的反应温度并且对于基底的选择较为灵活，较为经济环保。最近，已经有关于各种水热法制备合成一维WO3纳米结构的报道，例如纳米棒[42]和纳米砖[43]。然而，直接在基底上生长具有良好附着力
【参考文献】：
期刊论文
[1]电致变色器件用聚合物电解质材料的研究进展[J]. 浦鸿汀,黄平. 功能材料与器件学报. 2005(02)
本文编号：3331788
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