有机硅改性聚甲基丙烯酸甲酯—聚苯胺复合材料的制备及其电致变色性能研究

本文采用溶液聚合法及乳液聚合法合成了可溶性聚苯胺 ,用光电子能谱、X -射线衍射对其本征态及掺杂态的结构进行了表征。以甲基丙烯酸甲酯 -甲基丙烯酰丙基三甲氧基硅烷共聚物为基体 ,用溶液复合法制备了聚苯胺复合电致变色膜 ,并采用扫描电镜、循环伏安法等对其结构和电致变色性能进行研究。结果表明复合电致变色膜在稳定态时仅出现第二氧化峰 ,在外加电压作用下其颜色在绿色至蓝黑色之间可逆变化。

纳米纤维素/聚3,4-乙撑二氧噻吩复合薄膜的制备及电致变色性能

以棉浆粕为原料,采用硫酸溶胀结合超声波处理的方法制备了纳米纤维素(NC).在纳米纤维素的水分散液中加入3,4-乙撑二氧噻吩单体,以过硫酸铵为氧化剂,采用原位化学氧化法制得了纳米纤维素/聚3,4-乙撑二氧噻吩(NC/PEDOT)纳米复合物.对NC和NC/PEDOT复合物进行扫描电镜、透射电镜和红外光谱分析.将纳米复合物的水分散液滴涂在氧化铟锡(ITO)玻璃表面形成复合薄膜,考察不同纳米纤维素含量对NC/PEDOT复合薄膜电致变色性能的影响.结果表明,NC呈棒状,平均直径为20 nm,长度为100~300nm;NC/PEDOT复合物中PEDOT均匀包覆在NC表面形成核壳结构,平均直径为30 nm;复合薄膜中当NC含量为60%时,其电致变色性能最好,具有最高的对比度(24.4%),最短的响应时间(1 s),最高的着色效率(51.8 cm^2/C).

电子束蒸发氧化镍薄膜的电致变色性能

在充氧气氛的真空室中用电子束快速蒸发ＮｉＯ粉末颗粒的方法制备了氧化镍薄膜，所制备的薄膜在－０．６～＋０．８Ｖ电势下无需活化即已具有很好的电致变色性能，在５５０ｎｍ波长的透射率变化范围达２３．４％～９２．０％．在初始的几十次电化学循环中，薄膜致色深度随循环次数的增加而加深，稳定后的最大透射率调制范围在可见光谱达２０．５％～７７．４％，太阳光谱为２７．２％～６９．１％．薄膜在致色时的电流响应时间为１５ｓ，消色时响应时间为７ｓ．电化学循环时，阳极和阴极电流随循环次数而增加。

纳米粉湿化学沉积制备TiO_2薄膜及电致变色性能研究

利用回流胶溶在液相中一步合成金红石型TiO2 纳米粉体 ,并采用纳米粉液相成膜新方法 ,低温下制备出纳米金红石相TiO2 薄膜 ,通过XRD、TEM及循环伏安法对TiO2 纳米粉及薄膜的性能进行了表征。结果表明 :经 3 0 0℃煅烧制得的TiO2薄膜即为金红石相 ,粒径大小较其纳米粉相比 ,无明显长大趋势 ;该薄膜显示较好的电致变色性能及电化学循环稳定性。

壳聚糖辅助制备WO_3薄膜材料及其电致变色性能

以壳聚糖(CS)为辅助材料,利用层层自组装方法(LbL)制备了WO3复合薄膜材料(CS/WO3).采用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安扫描(CV)等手段对CS/WO3纳米复合材料的形貌和电化学性能进行了表征.利用电化学和UV-Vis联机技术研究了复合材料的电致变色性能.结果表明,该复合材料呈现出从无色到蓝色的颜色调变,其光反差可达48.0%,着色效率为58.5cm2/C,着色与褪色时间分别为9.5和1.8s.

反应溅射制备MoO_3薄膜及其光学和电致变色性能研究

本文采用磁控溅射方法,通过金属钼靶材在Ar+O2气氛中反应溅射制备了氧化钼薄膜。在制备样品过程中改变反应气氛O2的流量,保持其它参数不变,得到不同的氧化钼薄膜。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)方法对MoO3薄膜样品结构进行表征。XRD测试结果表明MoO3薄膜样品均为非晶结构。MoO3薄膜样品的光学性能和电致变色性能采用分光光度计进行测试研究。研究结果表明,当反应气氛O2/Ar流量比例为1:5时,所制备的样品具有较高的可见光透射率,可见光平均透射率为90%,并且电致变色性能较好,调色范围达到了66.94%。

表面二氧化钛对三氧化钨薄膜电致变色性能的影响

采用直流反应磁控溅射法在透明导电ITO玻璃上先沉积三氧化钨(WO 3)薄膜,然后在其表面沉积二氧化钛(TiO 2).利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)考察薄膜表面断面形貌、晶体结构和化学组成.利用紫外-可见-近红外分光光度计和电化学工作站测试薄膜的透射率、循环伏安和计时电流特性,分析其电致变色光学调制幅度和着色效率.结果表明沉积TiO 2后,薄膜仍为无定型结构,表面形貌无明显变化,也未出现分层现象.薄膜表面成分为TiO 2和WO 3.与纯WO 3薄膜相比,表面沉积TiO 2后降低了离子注入/脱出扩散速率,导致薄膜着色效率下降.但在驱动电压±1.2 V范围内,表现出较好的着/褪色循环稳定性,说明表面上的TiO 2可有效地抑制WO 3薄膜性能衰减,对薄膜表面起到保护作用.

聚苯胺-乙烯三叔丁基过氧硅烷复合膜的制备及其电致变色性能的研究

采用恒电位法在氧化铟导电玻璃上电聚合制备了聚苯胺(PAn),利用溶液复合法合成了掺杂态聚苯胺-乙烯三叔丁基过氧硅烷复合电致变色膜,并对其结构和电致变色性能研究。结果表明,复合电致变色膜在稳定态时仅出现第二氧化峰,在外加电压下其颜色在绿色至紫色之间可逆变化,聚合物中加入偶联剂,可提高电致变色膜与导电玻璃基底的粘结性及改善复合膜的耐溶剂性能。

镁镍功能薄膜的制备及电致变色性能的研究

采用恒电位法在铜基片上沉积出镁-镍薄膜,采用循环伏安法研究了N-N二甲基甲酰胺溶液中Mg2+、Ni2+的电化学行为,并通过反射法对薄膜的电致变色性能进行了表征。电致变色前后,镀层薄膜的颜色及在可见光范围内的透光和反射光的能力表现出很大的差别,显示出良好的电致变色性能,而且此过程具有较好的重复性。

网络状WO_(3)/聚噻吩纳米线杂化结构薄膜的电致变色性能

以钨酸钠为钨源,盐酸为调节剂,硫酸铵为辅助剂,采用正交试验优化水热工艺参数制备WO3纳米线,再用电化学沉积法制备网络状WO3/聚3,4-乙基二氧噻吩(PEDOT)纳米线杂化结构薄膜,研究了薄膜的结构和电致变色性能。结果表明:在反应温度190℃、反应时间4 h、pH=2的水热条件下制备得到的WO_(3)的电致变色性能最优,对比度为80.6%;最优水热条件下电化学沉积成功制备得到具有芯壳纳米线杂化结构的WO_(3)/PEDOT薄膜,单晶WO_(3)核体外覆盖了一层非晶PEDOT薄壳层;与WO_(3)纳米线和PEDOT相比,WO_(3)/PEDOT薄膜具有优异的电致变色性能与光学调制性能、快速的响应速率以及良好的循环稳定性,薄膜的对比度为89.1%,着色时间为3.4 s,褪色时间为22 s,且循环1000周次后,对比度保留98.8%。

W_(18)O_(49)纳米棒的制备及电致变色性能研究

采用溶剂热法合成单斜相氧化钨W_(18)O_(49)纳米棒,通过改变反应物六氯化钨(WCl_(6))的质量浓度对纳米棒的形貌进行调节,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜等分析手段对纳米棒的物相、结构以及形貌进行表征。结果表明,当WCl_(6)质量浓度为0.3mg/mL时,W_(18)O_(49)纳米棒表现出优异的电致变色性能。当施加电压为±2.1V时,波长750nm处电致变色器件的光调制区间达34.3%并显示出良好的循环稳定性。电致变色器件优异的性能可归因于W_(18)O_(49)纳米棒氧缺陷的形成及其形貌的精确调控。

主链含3-吡啶基-2,5-二噻基噻吩的电化学聚合及其电致变色性能研究

本文以四丁基六氟磷酸铵(TBAPF6)为支持电解质,在二氯甲烷:乙腈(V:V = 1:19)溶剂中对单体3-吡啶基-2,5-二噻基噻吩(M3)进行电化学聚合获得了聚(2,5-二噻基-3-吡啶基噻吩)均聚物薄膜(P1),并且分别以纯单体(M3)与3,4-乙撑二氧噻吩(EDOT)单体按照以(M3:EDOT = 1:1/1:3/3:1, c/c, (mmoL/L))为比例通过电化学聚合制备了聚(2,5-二噻基-3-吡啶基噻吩-3,4-乙撑二氧噻吩) P2 (1:1)、P3 (1:3)和P4 (3:1)等共聚物薄膜。使用核磁共振氢谱(1H-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对单体M3进行了表征测试以及利用紫外-可见光谱(UV-Vis)对聚合物P1、P2、P3、P4薄膜的光学性能进行了研究。根据(UV-Vis)和(CV)分析所得的均聚物P1和共聚物P2、P3和P4的薄膜光学能隙依次为2.05 eV、2.02 eV、1.89 eV和2.06 eV,电化学能隙分别为3.56 eV、3.39 eV、3.77 eV和3.22eV。电化学均聚物P1薄膜和共轭聚合物P2、P3、P4薄膜均具有p-型掺杂和n-型掺杂行为。聚合物薄膜除了P2表现出(深紫灰色)以外P1、P3、P4由深棕色(还原)到浅灰色(氧化) (而P4为浅黄棕色)的电致变色转换。P2在440 nm处的光学对比度为42.9%,响应时间为1.1 s,具有良好的电致变色性能。

WO3薄膜制备及其电致变色性能研究

采用直流反应磁控溅射方法在室温下制备WO3薄膜。研究溅射功率对WO3薄膜结构及电致变色性能的影响规律,考察退火后WO3薄膜的结构演变及电致变色性能变化。结果表明溅射功率为270W时薄膜表现出较好的电致变色性能,其调制幅度达78.5%,着色时间为9s,褪色时间为3.2s。将该功率下制备的WO3薄膜进行退火处理,其结构由非晶态转变为晶态,但调制幅度、响应时间特性都发生一定程度的退化。非晶态WO3薄膜相比晶态结构具有更快的响应时间和更宽的调制幅度,但晶态薄膜具有更好的循环稳定性。

氧化钨基电致变色智能窗性能提升策略研究进展

电致变色智能窗能够根据人们的喜好和天气情况切换状态调控阳光进入建筑物的透过率,并且不需要持续供能维持状态,进而在保证建筑美观的同时降低采光和制冷等方面的能源消耗.氧化钨很早就被发现具有电致变色性能,其具有较大光学调制范围和良好的稳定性,并经过近半个世纪的发展,氧化钨基电致变色智能窗正逐步从实验室走向实际应用.本文围绕电致变色智能窗的性能评价指标,总结了提升氧化钨电致变色性能的多种策略,包括制造氧空位、异类金属元素掺杂、形貌和尺寸调控、电解质离子筛选和使用固态电解液,并且对各种策略进行了简要的评价.最后,基于目前智能窗发展中存在的问题以及近期报道的具有前景的技术,对氧化钨基电致变色智能窗的发展进行了展望.

电解质浓度对氧化钨薄膜电致变色性能的影响规律及作用机理

电解质为电致变色器件的变色提供离子,是器件中不可缺少的一部分。然而,目前对电解质层的研究主要集中在复合电解质和极限浓度,少有探究电解质浓度对电致变色性能的影响规律和机理,尤其是循环稳定性。因此,本文系统研究了高氯酸锂(LiClO_(4))电解质浓度(0.1、0.5、1.0、2.0 mol/L)对氧化钨(WO_(3))薄膜循环前后电致变色性能的影响,及对其循环稳定性的作用机理。结果表明,当LiClO_(4)浓度为1.0 mol/L时,WO_(3)薄膜表现出最短的着色/褪色时间,初始电荷储存量高达25.2 m C·cm^(-2),6000圈伏安(CV)循环后,衰退率仅为25.4%,表现出最佳的循环稳定性。该研究详细介绍了电解质浓度对WO_(3)薄膜电致变色性能及其循环稳定性的影响规律及作用机理,对WO_(3)基电致变色器件的设计和制备具有重要的指导意义。

纳米柱状多孔WO_(3-x)/TiO_(2)薄膜的电致变色性能

采用反应磁控溅射在掠射角度α=0°和α=80°的条件下制备氧化钨(WO_(3-x))薄膜,然后在其表面沉积二氧化钛(TiO_(2))。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对WO_(3-x)/TiO_(2)薄膜的晶体结构、表面/断面形貌以及表面化学成分进行表征。在三电极体系1 mol/L LiClO_(4)/PC溶液中,采用电化学工作站和紫外-可见分光光度计测试了WO_(3-x)/TiO_(2)薄膜的电致变色性能。XRD结果表明,WO_(3-x)/TiO_(2)薄膜为非晶态结构,与掠射角度无关。当掠射角度为80°时,获得了纳米柱状多孔薄膜。从W 4f和Ti 2p的XPS谱图确认氧化钨为亚化学计量比的WO_(3-x),而氧化钛为满足化学计量比的TiO_(2)。与致密薄膜相比,纳米柱状多孔薄膜需要较低的驱动电压且具有较快的响应速度。纳米柱状多孔薄膜的电荷容量为83.78 mC,是致密薄膜电荷容量30.83 mC的2倍以上。在±1.2 V驱动电压下,注入和脱出离子扩散速率分别为D_(in)=5.69×10^(-10)cm^(2)/s和D_(de)=5.08×10^(-10)cm^(2)/s。与纯WO_(3)薄膜相比,WO_(3-x)/TiO_(2)薄膜的电致变色循环稳定性更好。纳米柱状多孔薄膜在可见光范围内具有较大的光调制幅度,因此其光密度变化(ΔOD)大于致密薄膜。

低聚噻吩衍生物单体的合成及其聚合物薄膜的电致变色性能

合成了两种低聚噻吩衍生物单体:2,3':4',2''-三噻吩(I3T)和5,5''-二醛基-2,3':4',2''-三噻吩(OHC-I3T-CHO).通过电化学方法对单体I3T和OHC-I3T-CHO进行了聚合,制备了相应的聚噻吩衍生物.研究了聚噻吩衍生物薄膜的电致变色性能.当外加一定电压时,基于单体I3T的聚噻吩衍生物薄膜可以在淡黄色和淡蓝色之间发生可逆的颜色变化,基于单体OHC-I3T-CHO的聚噻吩衍生物薄膜能在红色和墨绿色间发生可逆的颜色变化.

ITO/PET衬底上掠射角溅射沉积WO_(3)薄膜及其电致变色性能

采用直流磁控反应溅射法,以不同掠射角度在ITO/PET衬底上沉积WO_(3)薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和能谱仪(EDS)对WO_(3)薄膜表面和断面的形貌及化学组成进行表征;利用电化学工作站和紫外分光光度计对WO_(3)薄膜的电化学性能和光学性能进行分析。结果表明,当掠射角α>60°时,薄膜表面形成类似于山峰状形貌,断面为纳米斜柱状结构,该结构有利于离子和电子的迁移。当掠射角α=80°时,沉积的WO_(3)薄膜具有最快离子扩散速率和最大光调制幅度,着色效率达到27.05 cm^(2)/C。同时,薄膜还表现出快速响应和良好循环稳定性。

聚合物前驱体法制备WO_3薄膜的电致变色性能

以偏钨酸铵为钨源,Pluronic F127为配位聚合物,在FTO导电玻璃上制备了WO3薄膜,研究了配位聚合物含量对WO3薄膜电致变色性能的影响。实验结果表明,制备的WO3薄膜属于立方晶相;随着Pluronic F127含量的增大,WO3薄膜表面粗糙度增大,电荷容量先增大后减小;当Pluronic F127的含量为26%时,WO3薄膜的电荷容量最大,电致变色性能最好,可见光区域的透光率光学调制范围达到62.68%,光学密度差达到0.864,且着色态的太阳能总透射率低于褪色态的,制备的薄膜具有较好的节能效果。

磁控溅射法制备氧化钨薄膜的膜层微观结构对电致变色性能的影响

利用磁控溅射法,在不同工作压强下制备了氧化钨(WO_3)薄膜,研究了工作压强对WO_3膜层微观结构的调控作用,并研究了WO_3膜层微观结构对其电致变色性能的影响。研究结果表明,制备的WO_3薄膜属于非晶相,表面呈峰状结构;随着工作压强的增大,WO_3薄膜膜层微观结构变疏松,电致变色响应时间和循环寿命均减短;在最佳膜层微观结构下,WO_3薄膜光学密度可达0.64,循环寿命达1500周。