曲慧颖:WO3和NiO薄膜的制备及其电致变色性能研究论文

曲慧颖:WO3和NiO薄膜的制备及其电致变色性能研究论文

本文主要研究内容

作者曲慧颖(2019)在《WO3和NiO薄膜的制备及其电致变色性能研究》一文中研究指出:电致变色是指材料在电场的作用下,光学性质发生可逆性变化的现象。由于电致变色材料可以在小电压的作用下进行其光学性质的调节,因此当其作为智能窗中电致变色层应用在建筑物上时,可以起到调节室内温度与光线强度的作用,从而达到节能环保的目的。智能窗由离子导体层、阴极电致变色层、阳极电致变色层、透明导电层以及最外层的基底组成。电致变色层是整个器件的核心部分。三氧化钨(WO3)和氧化镍(NiO)分别为阴极电致变色材料和阳极电致变色材料,因其优异的电致变色性能而经常被用做智能窗的电致变色层。因此,提高其电致变色性能,延长其循环寿命,有利于智能窗的进一步改良和优化,从而更有效地节约能源。本论文以二者为研究对象,分别通过纳米结构的构筑、复合材料的制备以及电化学方法处理,来改进其电致变色性能。研究了阴极电致变色WO3薄膜的性能。采用垂直沉积法在氧化铟锡(In2O3:Sn,即ITO)导电玻璃的表面制备了按面心立方结构堆积的聚苯乙烯胶体晶体。以其为模板,采用恒电流法进行阴极电沉积,获得了具有三维有序大孔(3DOM)结构的晶态WO3薄膜。由于3DOM结构的WO3薄膜的孔壁很薄,可显著降低离子扩散距离,便于离子传输,因此该薄膜具有变色响应速度快的优点。该WO3薄膜的着色时间为5.1 s,褪色时间为0.9 s。为了提高WO3薄膜变色时的对比度,并同时开发其在柔性电子设备领域中的应用,选取银/乙烯醋酸乙烯酯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(Ag/EVA/PET)作为柔性导电基底,并在其上制备了三种不同组分的WO3·2H2O/PEDOT复合柔性薄膜。同时,通过对比三种复合薄膜的电致变色性能,研究了PEDOT的含量对复合薄膜电致变色性能的影响。PEDOT良好的导电性使复合薄膜电致变色综合性能大幅提升,薄膜的透过率变化为63.1%,着色时间为4.4 s,褪色时间为2.6s,着色效率为180.2 cm2C-1。为了延长薄膜的循环使用寿命,对制备得到的WO3薄膜施加6 V vs.Li/Li+的恒电位进行预处理。结果表明,电化学预处理可以使WO3薄膜具有优异的电荷交换可逆性和光学调制耐久性,有效避免了因锂离子束缚在WO3中而导致薄膜电致变色性能的衰减。预处理后的薄膜可在1.5-4 V vs.Li/Li+的宽电压范围内循环40次而性能不衰减。通过对比未经过电化学预处理和经过电化学预处理后的WO3薄膜的组成和结构发现,经过电化学预处理后的WO3薄膜的ITO/玻璃基底发生改变,并且在WO3/ITO和ITO/玻璃界面处物质发生了融合。此外,在WO3薄膜表面形成了含碳固体/电解质界面层。同时,研究了阳极电致变色NiO薄膜的性能。NiO薄膜在电化学循环过程中,其电致变色性能会发生衰减,主要体现100次循环后薄膜对比度和电荷容量的迅速减小。结果表明,锂离子和氯基阴离子参与了NiO在LiClO4/PC电解液中的电致变色过程。在高电压时,发生锂离子的化学脱附和氯基阴离子的化学吸附;在低电压时,发生锂离子的化学吸附和氯基阴离子的化学脱附。此外,参与反应的锂离子和氯基阴离子数量非常少,可知NiO的电致变色过程为表面过程。通过电化学方法复原了NiO的电致变色性能,主要包括光调制范围、电荷容量及着色效率的复原。在复原的过程中,锂离子含量减少,氯基阴离子含量增多,二者差值(-0.32)恢复到性能衰减前数值(-0.34)。

Abstract

dian zhi bian se shi zhi cai liao zai dian chang de zuo yong xia ,guang xue xing zhi fa sheng ke ni xing bian hua de xian xiang 。you yu dian zhi bian se cai liao ke yi zai xiao dian ya de zuo yong xia jin hang ji guang xue xing zhi de diao jie ,yin ci dang ji zuo wei zhi neng chuang zhong dian zhi bian se ceng ying yong zai jian zhu wu shang shi ,ke yi qi dao diao jie shi nei wen du yu guang xian jiang du de zuo yong ,cong er da dao jie neng huan bao de mu de 。zhi neng chuang you li zi dao ti ceng 、yin ji dian zhi bian se ceng 、yang ji dian zhi bian se ceng 、tou ming dao dian ceng yi ji zui wai ceng de ji de zu cheng 。dian zhi bian se ceng shi zheng ge qi jian de he xin bu fen 。san yang hua wu (WO3)he yang hua nie (NiO)fen bie wei yin ji dian zhi bian se cai liao he yang ji dian zhi bian se cai liao ,yin ji you yi de dian zhi bian se xing neng er jing chang bei yong zuo zhi neng chuang de dian zhi bian se ceng 。yin ci ,di gao ji dian zhi bian se xing neng ,yan chang ji xun huan shou ming ,you li yu zhi neng chuang de jin yi bu gai liang he you hua ,cong er geng you xiao de jie yao neng yuan 。ben lun wen yi er zhe wei yan jiu dui xiang ,fen bie tong guo na mi jie gou de gou zhu 、fu ge cai liao de zhi bei yi ji dian hua xue fang fa chu li ,lai gai jin ji dian zhi bian se xing neng 。yan jiu le yin ji dian zhi bian se WO3bao mo de xing neng 。cai yong chui zhi chen ji fa zai yang hua yin xi (In2O3:Sn,ji ITO)dao dian bo li de biao mian zhi bei le an mian xin li fang jie gou dui ji de ju ben yi xi jiao ti jing ti 。yi ji wei mo ban ,cai yong heng dian liu fa jin hang yin ji dian chen ji ,huo de le ju you san wei you xu da kong (3DOM)jie gou de jing tai WO3bao mo 。you yu 3DOMjie gou de WO3bao mo de kong bi hen bao ,ke xian zhe jiang di li zi kuo san ju li ,bian yu li zi chuan shu ,yin ci gai bao mo ju you bian se xiang ying su du kuai de you dian 。gai WO3bao mo de zhao se shi jian wei 5.1 s,tui se shi jian wei 0.9 s。wei le di gao WO3bao mo bian se shi de dui bi du ,bing tong shi kai fa ji zai rou xing dian zi she bei ling yu zhong de ying yong ,shua qu yin /yi xi cu suan yi xi zhi /ju dui ben er jia suan yi er chun zhi (Ag/EVA/PET)zuo wei rou xing dao dian ji de ,bing zai ji shang zhi bei le san chong bu tong zu fen de WO3·2H2O/PEDOTfu ge rou xing bao mo 。tong shi ,tong guo dui bi san chong fu ge bao mo de dian zhi bian se xing neng ,yan jiu le PEDOTde han liang dui fu ge bao mo dian zhi bian se xing neng de ying xiang 。PEDOTliang hao de dao dian xing shi fu ge bao mo dian zhi bian se zeng ge xing neng da fu di sheng ,bao mo de tou guo lv bian hua wei 63.1%,zhao se shi jian wei 4.4 s,tui se shi jian wei 2.6s,zhao se xiao lv wei 180.2 cm2C-1。wei le yan chang bao mo de xun huan shi yong shou ming ,dui zhi bei de dao de WO3bao mo shi jia 6 V vs.Li/Li+de heng dian wei jin hang yu chu li 。jie guo biao ming ,dian hua xue yu chu li ke yi shi WO3bao mo ju you you yi de dian he jiao huan ke ni xing he guang xue diao zhi nai jiu xing ,you xiao bi mian le yin li li zi shu fu zai WO3zhong er dao zhi bao mo dian zhi bian se xing neng de cui jian 。yu chu li hou de bao mo ke zai 1.5-4 V vs.Li/Li+de kuan dian ya fan wei nei xun huan 40ci er xing neng bu cui jian 。tong guo dui bi wei jing guo dian hua xue yu chu li he jing guo dian hua xue yu chu li hou de WO3bao mo de zu cheng he jie gou fa xian ,jing guo dian hua xue yu chu li hou de WO3bao mo de ITO/bo li ji de fa sheng gai bian ,bing ju zai WO3/ITOhe ITO/bo li jie mian chu wu zhi fa sheng le rong ge 。ci wai ,zai WO3bao mo biao mian xing cheng le han tan gu ti /dian jie zhi jie mian ceng 。tong shi ,yan jiu le yang ji dian zhi bian se NiObao mo de xing neng 。NiObao mo zai dian hua xue xun huan guo cheng zhong ,ji dian zhi bian se xing neng hui fa sheng cui jian ,zhu yao ti xian 100ci xun huan hou bao mo dui bi du he dian he rong liang de xun su jian xiao 。jie guo biao ming ,li li zi he lv ji yin li zi can yu le NiOzai LiClO4/PCdian jie ye zhong de dian zhi bian se guo cheng 。zai gao dian ya shi ,fa sheng li li zi de hua xue tuo fu he lv ji yin li zi de hua xue xi fu ;zai di dian ya shi ,fa sheng li li zi de hua xue xi fu he lv ji yin li zi de hua xue tuo fu 。ci wai ,can yu fan ying de li li zi he lv ji yin li zi shu liang fei chang shao ,ke zhi NiOde dian zhi bian se guo cheng wei biao mian guo cheng 。tong guo dian hua xue fang fa fu yuan le NiOde dian zhi bian se xing neng ,zhu yao bao gua guang diao zhi fan wei 、dian he rong liang ji zhao se xiao lv de fu yuan 。zai fu yuan de guo cheng zhong ,li li zi han liang jian shao ,lv ji yin li zi han liang zeng duo ,er zhe cha zhi (-0.32)hui fu dao xing neng cui jian qian shu zhi (-0.34)。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自哈尔滨工业大学的曲慧颖,发表于刊物哈尔滨工业大学2019-12-07论文,是一篇关于电致变色论文,三氧化钨论文,氧化镍论文,纳米结构论文,复合材料论文,电化学处理论文,哈尔滨工业大学2019-12-07论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自哈尔滨工业大学2019-12-07论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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