NiO/PB复合电致变色薄膜的制备及其性能研

采用水热法制备了垂直生长的氧化镍(NiO)纳米片薄膜, 并利用电沉积法将普鲁士蓝(PB)负载到NiO纳米片薄膜上, 制备了新型的NiO/PB复合电致变色薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)对样品的晶型以及微观形貌进行了表征, 采用紫外-可见光光度计以及电化学工作站对NiO/PB复合薄膜的电化学和电致变色性能进行了研究和表征。结果表明: NiO/PB复合电致变色薄膜具有多孔结构和较大的比表面积, 可以增大电解质与电极材料的接触面积。PB成功负载到NiO薄膜表面, 使NiO/PB复合薄膜表现出较大的电流密度。相比于单层NiO薄膜, NiO/PB复合薄膜表现出更好的电致变色性能, 其光调制范围可以达到46%, 着色效率为141 cm²/C, 并且其着色时间可以缩短到5 s, 褪色时间为6 s。     

NiO/PB复合电致变色薄膜的制备及其性能研究

采用水热法制备了垂直生长的氧化镍(NiO)纳米片薄膜,并利用电沉积法将普鲁士蓝(PB)负载到NiO纳米片薄膜上,制备了新型的NiO/PB复合电致变色薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)对样品的晶型以及微观形貌进行了表征,采用紫外–可见光光度计以及电化学工作站对NiO/PB复合薄膜的电化学和电致变色性能进行了研究和表征。结果表明:NiO/PB复合电致变色薄膜具有多孔结构和较大的比表面积,可以增大电解质与电极材料的接触面积。PB成功负载到NiO薄膜表面,使NiO/PB复合薄膜表现出较大的电流密度。相比于单层NiO薄膜,NiO/PB复合薄膜表现出更好的电致变色性能,其光调制范围可以达到46%,着色效率为141 cm~2/C,并且其着色时间可以缩短到5 s,褪色时间为6 s。     

TiO2基底对MoO3/TiO2复合薄膜电致变色性能的影响EI北大核心CSCD

采用水热法首先在导电玻璃上制备TiO2纳米线,随后电沉积涂覆MoO3薄膜,成功制备MoO3/TiO2复合薄膜。利用电化学测试与光谱测试,得到MoO3/TiO2复合薄膜的扩散系数、着色/退色的响应时间、光密度、电致变色可逆性和着色效率等参数,研究不同水热生长时长TiO2纳米线基底对MoO3/TiO2复合薄膜的电致变色性能的影响。结果表明:水热生长6h TiO2纳米线的MoO3/TiO2复合薄膜具有最佳的电致变色性能,扩散系数为2.86×10^-12 cm^2·s^-1,可逆性值为60.88%,光密度为0.41,着色效率达到124.49 cm^2·C^-1,着色和退色响应时间分别为13.53 s和12.65 s。     

PEG改性氧化钨薄膜的电致变色特性

为改善WO₃薄膜的电致变色性能, 采用溶胶-凝胶法制备了聚乙二醇(PEG)改性的WO₃电致变色薄膜, 并对其着色态与漂白态的光学特性以及循环伏安特性进行了研究。研究表明: PEG改性的WO₃薄膜具有良好的电致变色性能, 循环5000次伏安曲线无明显衰减, 对可见光的最大透过率调制幅度可达71%。PEG的加入改变了WO₃薄膜的微结构, 形成了平均直径为9 nm的介孔, 提高了离子在其中的扩散速率, 因此改善了WO₃薄膜的电致变色性能。由于循环稳定性对于电致变色材料的实际应用至关重要, 因此这种低成本的湿化学法有望用于制备高性能的WO₃基电致变色器件。     

光学设计用于全固态电致变色器件的高溅射效率三明治结构电解质

全固态电致变色器件以其光学对比度高、响应速度快以及良好的循环稳定性等特点而广泛应用于节能窗、屏幕显示、多功能储能设备等诸多领域。然而, 传统的基于单层电解质体系的全固态电致变色器件常受限于光学透过率和溅射效率的不足。本工作利用反应直流磁控溅射技术成功制备了基于LiAlO_x/Ta₂O₅/LiAlO_x(ATA)三明治结构电解质的全固态电致变色器件。通过引入ATA三明治结构电解质, 所制得的七层体系电致变色器件(ITO/NiO/LiAlO_x/Ta₂O₅/LiAlO_x/WO₃/ITO)兼具了优异的透光率和可观的溅射效率。该全固态电致变色器件取得了令人满意的着色效率(79.6 cm²/C), 更快的响应速度(着色时间1.9 s, 褪色时间1.6 s)以及数百次循环的良好稳定性。此外, ATA三明治结构电解质充分利用了Ta₂O₅优异的离子传输速率和稳定性, 并提供了足够的锂离子以满足快速变色切换的需求。因而, 通过连续直流溅射制备的基于ATA三明治结构电解质的全固态电致变色器件有望为高性能电致变色器件的量产和实际应用提供重要的指导。     

基于Cu3(HHTP)2薄膜的离子液体电致变色电极

室温离子液体具有宽电化学窗口和良好的环境稳定性, 是电致变色器件的理想电解质。然而传统电致变色材料的晶格间隙较窄, 限制了离子液体中大尺寸离子的扩散, 且大离子反复脱/嵌会破坏传统电致变色材料的结构, 导致性能衰减。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有拓扑结构的多孔晶态材料, 有望为离子液体中大尺寸离子的传输提供通道。本工作在导电玻璃表面制备了三亚苯类Cu₃(HHTP)₂ (HHTP=2,3,6,7,10,11-六羟基三苯并菲) MOF薄膜, 并研究了Cu₃(HHTP)₂薄膜在离子液体电解质中电化学和电致变色行为和性能。结果表明, 相对于传统的LiClO₄/PC和NaClO₄/PC电解质, Cu₃(HHTP)₂薄膜在离子液体[EMIm]BF₄中表现出更低的接触电阻和更高的离子扩散效率, 电极的着色/褪色速度得到了显著提高(着色时间由10.3 s缩短至8.0 s, 褪色时间由23.6 s缩短至5.2 s)。同时, Cu₃(HHTP)₂薄膜在[EMIm]BF₄中也具有更高的光调制范围和着色效率。这项工作展现出MOFs/离子液体电化学体系在电致变色领域中的潜在应用价值。     

3,4-乙撑二氧噻吩水相的电化学聚合

以水为溶剂,在不添加乳化剂的条件下,分别以高氯酸锂、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、硫酸钠、氟硼酸钠、对甲苯磺酸为电解质进行电化学聚合,得到了不同氧化态的聚3,4-乙撑二氧噻吩薄膜(PEDOT)。探讨了这5种电解质对单体初始氧化电位和薄膜电化学稳定性的影响。结果表明,采用PSS为电解质时初始氧化电位最低为878mV,得到的聚合物薄膜电化学稳定性最好。并采用扫描电镜表征了以PSS为电解质电化学聚合所得薄膜的表面形貌,采用光谱电化学法表征了薄膜的电致变色性能,结果表明聚合物薄膜均质连续,具有优异的电致变色性能。     

MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜的制备及其电致变色性能EI北大核心

采用水热法与电化学沉积法相结合的方式,以导电玻璃为基底制备不同MoO_(3)沉积周期的MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜。利用电化学性能测试与光谱测试,得到了MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜的电致变色可逆性、光密度值(ΔOD)、着色效率、稳定性和响应时间等性能参数。结果表明,电沉积8个周期MoO_(3)的MoO_(3)/WO_(3)复合薄膜与单一WO_(3)纳米棒薄膜和MoO_(3)薄膜相比具有最佳的电致变色性能,其电致变色可逆性为62.19%,光密度为0.61,着色效率为153.16 cm^(2)/C,着色和褪色响应时间分别为8.37 s和4.77 s,同时,具有更窄的带隙和更高的循环稳定性。     

电致变色器件关键材料凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质是构成电致变色器件(ECD)的关键材料,其在器件中作为电极间的传导介质,为电致变色反应提供补偿离子。利用不同基体材料制备的凝胶聚合物电解质对提高电致变色器件性能具有重要影响。综述了聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)及生物材料作为凝胶电解质聚合物基体的导电机理。阐述了它们作为电致变色器件电解质层对离子电导率、透光度、电致变色性能的影响。最后对凝胶聚合物电解质未来发展趋势进行了展望。     

离子液体电沉积制备Cu掺杂NiO电致变色薄膜及其性能EI北大核心

NiO是一种常见的电致变色材料,元素掺杂改性是改善NiO薄膜电致变色性能的重要方法。以离子液体为介质,采用电沉积法制备Cu掺杂NiO薄膜,并研究Cu元素掺杂对NiO薄膜电致变色性能的影响。结果表明:Cu掺杂NiO薄膜的电致变色性能相较于纯NiO薄膜有明显提升。Cu掺杂含量为6%(原子分数,下同)时,薄膜光调制范围最大,为54.7%,着色效率最高,为61.54 cm^(2)/C,Cu掺杂含量为12%时,薄膜的着褪色响应时间最短,分别达到2.7 s与2.6 s。薄膜的物相结构为面心立方晶相Ni_(1-x)Cu_(x)O,由纳米粒子堆积而成,表面存在大量利于离子扩散的孔隙。     

PEO基固态聚合物电解质膜的静电纺丝制备及性能EI北大核心CSCD

PEO基固态聚合物电解质被认为是目前固态锂电池领域极具产业化前景的固态电解质。为适应工业化生产,采用静电纺丝技术制备PEO/LiClO_(4)固态聚合物电解质(SPE),研究纺丝电压、纺丝液质量浓度和锂盐含量对SPE纤维膜形貌和直径的影响。通过扫描电子显微镜观察SPE中纤维的形貌,利用Image J软件分析SPE纤维的直径。通过DSC,XRD,FTIR-ATR和拉伸测试等手段对静电纺丝制备的SPE纤维膜的组成、结构、性能等进行研究。结果表明:当纺丝电压为15 kV、PEO/LiClO_(4)纺丝液质量浓度为6%、[EO]∶[Li^(+)]=10∶1(摩尔比)时,静电纺丝方法制备的PEO/LiClO_(4) SPE纤维膜具有较好的纤维形貌,平均直径为557 nm,分布均一;当[EO]∶[Li^(+)]=10∶1时,SPE纤维膜中PEO的熔点仅为53.8℃,结晶度低至18.9%;电解质在30℃时的离子电导率达到5.16×10^(-5)S·cm^(-1),同时具备良好的电化学稳定性和界面稳定性。     

All solid-state electrochromic window of electrodeposited WO3 and prussian blue film with PVC gel electrolyte

An all-solid-state electrochromic window (SEW) of prussian blue and electrodeposited WO₃ film with poly(vinyl chloride) PVC gel electrolyte with high conductivity (2 mS/cm) at room temperature has been fabricated. The SEW has been found to be excellent for electrochromism and memory characteristics. W 4f core level of WO₃ film as a function of the injected charge has been investigated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). W 4f peaks become broader after coloration.     

Electrochromic properties of nanocrystalline MoO3 thin films

Electrochromic MoO₃ thin films were prepared by a sol–gel spin-coating technique. The spin-coated films were initially amorphous; they were calcined, producing nanocrystalline MoO₃ thin films. The effects of annealing temperatures ranging from 100 °C to 500 °C were investigated. The electrochemical and electrochromic properties of the films were measured by cyclic voltammetry and by in-situ optical transmittance techniques in 1 M LiClO₄/propylene carbonate electrolyte. Experimental results showed that the transmittance of MoO₃ thin films heat-treated at 350 °C varied from 80% to 35% at λ = 550 nm (ΔT =  45%) and from 86% to 21% at λ ≥ 700 nm (ΔT =  65%) after coloration. Films heat-treated at 350 °C exhibited the best electrochromic properties in the present study.     

Application of hybrid materials in solid-state electrochromic devices

Sol–gel derived cross-linked PEO/siloxane xerogels (designated as di-ureasils) were prepared using lithium trifluoromethanesulfonyl imide (LiTFSI) as a guest salt. In this paper we describe the assembly of a prototype solid-state electrochromic device (ECD) based on a four-layer sandwich structure, with the following configuration: glass/IZO/WO₃/polymer electrolyte/IZO/glass. The electrochromic switching performance of these devices was characterized as a function of salt concentration. The average transmittance in the visible region of the spectrum was above 69% for all the bleached samples characterized. After coloration the structures assembled with d-U(900)_nLiTFSI presented an average transmittance in the visible wavelength region above 22% and an optical density above 0.49.     

含磷石墨烯的制备及复合涂层的耐蚀性能

以植酸(PhA)为原料,采用热解法制备含磷石墨烯(PhA-G),并以硅树脂(SiR)为成膜物制备含磷石墨烯/硅树脂(PhA-G/SiR)复合防腐蚀涂层。通过拉曼光谱和XPS分析含磷石墨烯的结构,通过SEM、TEM和AFM观察含磷石墨烯的形貌,通过接触角、吸水率、电化学阻抗谱、极化曲线和盐雾实验等研究复合涂层的耐蚀性能。结果表明：相比于纯SiR涂层和氧化石墨烯/硅树脂(GO/SiR)复合涂层,PhA-G/SiR复合涂层对金属的保护作用更好;当含磷石墨烯添加量为3%(质量分数)时,PhA-G/SiR复合涂层表现出较好的疏水性和优异的防腐蚀性能,其接触角为103.5°,吸水率为3.72%;腐蚀电流密度为3.53×10^-10 A/cm²,电化学阻抗值达到3.82×10⁷ Ω·cm²,耐盐雾达到960 h。     

高三阶光学非线性Cd/CdS-SiO2复合薄膜的电化学–溶胶凝胶制备及表征

以硝酸镉、硫脲和正硅酸乙酯为前驱体, 采用电化学-溶胶凝胶法, 以ITO玻璃为基底制备了透明薄膜。扫描电子显微镜(SEM)表征表明薄膜为纳米束结构。X射线能谱(EDX)表征表明薄膜由Si、O、Cd、S元素组成, Cd/S(原子比)＞1。EDX表征结合循环伏安(CV)实验确定薄膜为Cd/CdS-SiO₂复合薄膜。Z扫描表征表明, 薄膜在1064 nm处表现出自散焦特性的非线性折射效应和饱和吸收特性的非线性吸收特性。薄膜的三阶非线性极化率(χ(3))较高, 达到了1.18×10^-14~1.39×10^-13 (m/V)², 表明薄膜具有优良的三阶光学非线性。分析认为薄膜中CdS的含量对薄膜的光学性非线性起主要作用。     

Low-temperature ozone exposure technique to modulate the stoichiometry of WOx nanorods and optimize the electrochromic performance

A low-temperature ozone exposure technique was employed for the post-treatment of WO(x) nanorod thin films fabricated from hot-wire chemical vapor deposition (HWCVD) and ultrasonic spray deposition (USD) techniques. The resulting films were characterized with x-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, UV-vis-NIR spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The stoichiometry and surface crystallinity of the WO(x) thin films were subsequently modulated upon ozone exposure and thermal annealing without particle growth. The electrochromic performance was studied in a LiClO(4)-propylene carbonate electrolyte, and the results suggest that the low-temperature ozone exposure technique is superior to the traditional high-temperature thermal annealing (employed to more fully oxidize the WO(x)). The optical modulation at 670?nm was improved from 35% for the as-deposited film to 57% for the film after ozone exposure at 150?°C. The coloration efficiency was improved and the switching speed to the darkened state was significantly accelerated from 18.0?s for the as-deposited film to 11.8?s for the film after the ozone exposure. The process opens an avenue for low-temperature and cost-effective manufacturing of electrochromic films, especially on flexible polymer substrates.