复合电极互补型电致变色器件的制备与性能研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:wang3993
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电致变色材料是指在外加电压的作用下可以实现光学性质可逆变化的一类材料。电致变色器件是由电致变色材料、电解质和对电极组成的,其在智能窗、显示和汽车反光镜等领域的应用具有重要意义。智能窗不仅可以提升传统玻璃窗的美观度,还可以通过控制玻璃窗两侧光透过率而起到节能作用。单电极的电致变色材料往往具有其无法克服的缺点,而复合电致变色材料却可以弱化单一材料的缺点,实现材料优势的累加,因此复合电致变色材料已成为电致变色材料最活跃的研究领域之一。相比于单电极电致变色器件,互补型电致变色器件可以实现阴极和阳极电致变色材料之间电荷转移平衡,从而可以得到更好的电致变色性能,在智能窗和显示等方面具有的实际应用价值。本论文以阴极和阳极电致变色材料复合薄膜的制备及组装互补型器件为研究对象,主要开展了以下三个方面的工作:(1)以乙二醇作为结构导向剂,采用水热法,在FTO导电玻璃上制备出具有架状结构的WO3?0.33H2O薄膜。这种结构可以显著增大电致变色层与电解液的接触面积,从而大大缩短了离子的迁移路径,提高离子传输效率。按照(PEDOT:PSS):乙醇=1:2的比例将(PEDOT:PSS)稀释,采用旋涂法将稀释液负载到WO3?0.33H2O薄膜上。对WO3?0.33H2O薄膜和WO3?0.33H2O/PEDOT:PSS复合电致变色薄膜分别进行电化学性能测试,相比于单层WO3?0.33H2O薄膜,含PEDOT:PSS的薄膜的阳极电流密度增大了45%,阴极电流密度增大16%,呈现出更快地离子扩散速率。对其组装的电致变色器件进行电致变色性能测试发现,含PEDOT:PSS复合电极的光调制范围与响应速度等方面都有明显的提高与优化。(2)通过水热法在FTO导电玻璃上制备了NiO电致变色薄膜。以硫酸铵作为结构导向剂,制得的NiO薄膜呈直立生长的片状结构。垂直生长的纳米片交错连接形成多孔洞结构,这种独特的结构为电致变色离子传输过程提供了较大的反应活性面积。采用电沉积的方法在NiO薄膜上复合一层PB,制得NiO/PB复合薄膜。将单层的NiO薄膜电极和NiO/PB薄膜电极分别组装器件,测试器件的电致变色性能。与单层的NiO薄膜器件相比,复合薄膜组装的器件光调制范围和着色效率等都有显著的提高。(3)为了测试复合电致变色薄膜的电致变色性能,对薄膜进行了器件封装,分别为glass/FTO/WO3?0.33H2O/PEDOT:PSS/LiClO4-PC/PB/NiO/FTO/glass,glass/FTO/WO3?0.33H2O/LiClO4-PC/NiO/FTO/glass,并分别研究了器件的电致变色性能。结果显示,复合电极的互补型电致变色器件具有卓越的电致变色性能,其光调制范围可以达到52%(700 nm),着色和褪色时间分别为6 s和7.5 s,着色效率可以达到121 cm2/C。复合电极互补型电致变色器件在实际应用方面具有更好的发展前景。
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