氧化鎢基電致變色材料可控制備及其性能改善.pdf

1、電致變色材料因其高效可逆、持久的光學(xué)屬性調(diào)變能力而受到廣泛關(guān)注。控制合成變色速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)的電致變色材料對(duì)發(fā)展新一代的高性能電致變色器件具有重要意義。本文以WO3電致變色薄膜為核心研究對(duì)象，通過核殼復(fù)合陣列化設(shè)計(jì)和原子摻雜等研究策略對(duì)其進(jìn)行改性研究，從而提高WO3薄膜的電致變色性能。采用水熱和電沉積方法，設(shè)計(jì)制備了晶態(tài)/非晶態(tài)WO3核殼納米線和Mo摻雜WO3納米線薄膜，并系統(tǒng)研究了其電致變色以及光學(xué)電化學(xué)儲(chǔ)能聯(lián)動(dòng)性能。
　　通

2、過多孔陣列化和結(jié)晶程度控制策略，利用水熱和電沉積結(jié)合法，控制合成了晶態(tài)/非晶態(tài)WO3核殼納米線薄膜(c-WO3@a-WO3)。其中復(fù)合結(jié)構(gòu)核心為水熱形成的晶態(tài)WO3納米線，外殼為電沉積的非晶態(tài)WO3納米薄層。相比于純的非晶態(tài)WO3薄膜和WO3納米線，優(yōu)化的c-WO3@a-WO3核殼納米線薄膜具有更寬的光學(xué)動(dòng)態(tài)調(diào)制范圍（750 nm處調(diào)節(jié)率為70.3％、2000 nm處為42.0％、10μm處為51.4％）、更快的電致變色速度(3.5/4

3、.8 s)、更高的著色效率(43.2 cm2 C-1)和更優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（經(jīng)3000次循環(huán)后保持率達(dá)68.5％）。研究表明非晶外殼能強(qiáng)化離子遷移率和薄膜結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高變色速度、著色效率和長(zhǎng)周期循環(huán)性能。
　　通過同主族元素?fù)诫s策略，利用水熱反應(yīng)法制備了Mo摻雜的WO3納米線薄膜。均勻少量的Mo摻雜能降低WO3薄膜的結(jié)晶性，但不會(huì)影響WO3納米線的形態(tài)。相對(duì)于未摻雜的WO3薄膜，優(yōu)化的Mo摻雜(2 at.Wt.％)的WO3納米線薄

4、膜表現(xiàn)出更為優(yōu)異的電致變色性能，如更快的著褪色速度(3.2/2.6 s)，更高的著色效率(123.5 cm2 C-1)和更寬的光學(xué)動(dòng)態(tài)調(diào)制能力（750 nm處56.7％、1600nm處83.0％、10μm處48.5％）。Mo摻雜能增加WO3薄膜內(nèi)離子(H+)的擴(kuò)散系數(shù)，提高電致變色性能。此外，光學(xué)和電化學(xué)儲(chǔ)能的聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)表明Mo摻雜的WO3納米線兼具儲(chǔ)能和變色功能，其儲(chǔ)能行為可實(shí)時(shí)被色彩變化監(jiān)控和指示。這種多功能光電極材料的設(shè)計(jì)思路將為今