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。     

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。     

无水体系气液界面构筑Ni3(HITP)2电极及其电致变色性能研究

采用无水体系气液界面法，制备了高结晶度的Ni₃(HITP)₂,并测试了相关的电致变色性能。其光学对比度达到28.8%,着色响应时间为8.0s,较长的着色时间是由于较高的结晶度，导致离子难以嵌入。尽管如此，结晶度的提高使Ni₃(HITP)₂薄膜的原子排列更加有序致密，提高了结构的稳定性，导致更好的循环性能(100圈仍保持94%以上)。     

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。     

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。     

静电喷雾法/原位洗脱法结合制备电致变色薄膜EI北大核心CSCD

电致变色材料在提倡低碳节能的发展理念下有很好的发展前景,而探索一种高效简单且性能优异的制备工艺尤为重要。利用静电喷雾法结合原位洗脱法制备了聚合物电致变色薄膜。根据电解质盐的颜色适配性和溶解性,选择四丁基高氯酸铵(TBAP)作为模板剂,在易加工的TPA-OMe-PA溶液中添加不同比例的电解质盐,然后利用静电喷雾技术在ITO玻璃表面沉积制备薄膜,再通过原位洗脱法去除其中的模板剂-电解质盐,最终制备出含有多层级孔结构的聚合物薄膜。采用电子扫描显微镜对其形貌进行分析,利用电化学工作站结合紫外/可见/红外光谱仪研究了薄膜的电致变色性能。研究结果表明,利用静电喷雾技术与原位洗脱法制备的聚合物薄膜具备多层级孔结构和良好的电致变色性能。其中电解质含量为33.3%(质量分数)时,多层级孔隙率最高,且电致变色性能最为优异,漂白时间/着色时间缩减至0.6 s/1 s,着色效率达到608.2 cm^(2)·C^(-1),为已报道基于相同材料的电致变色薄膜的最快响应速度。     

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。     

溶胶-凝胶旋涂法制备电致变色智能窗用钛酸锂薄膜

从可见光到近红外波段透过率可调制的电致变色材料, 对于智能窗及其热管理方面的应用来说极具吸引力。钛酸锂是一种有潜力的电致变色阴极材料, 但对其在智能窗领域的应用前景还缺乏相关的数据支持。本工作采用溶胶-凝胶旋涂法制备透过率高、结晶性好的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)薄膜, 通过联用电化学工作站和紫外-可见分光光度计原位表征了其电致变色性能。实验发现所有Li₄Ti₅O₁₂薄膜对扫描速率等测试条件十分敏感, 且有优异的双波段调制性能。此外, Li₄Ti₅O₁₂薄膜厚度对材料的初始态透过率、调制幅度、响应时间、电压窗口和循环耐久性均有显著影响。其中450 nm厚的Li₄Ti₅O₁₂着色/褪色响应时间分别为19.1和8.9 s, 透过率调制在可见光区(550 nm处)为45%, 经过20000 s连续循环, 性能未发生明显衰退。Li₄Ti₅O₁₂薄膜在近红外波段(1000 nm处)的透过率调制高达80%, 表现出优秀的节能潜力。本研究成功组装了由灰色至蓝色、循环性能良好的全固态无机电致变色器件: Glass/FTO/Li₄Ti₅O₁₂/LiNbO₃/NiO_x/ITO, 证明钛酸锂作为电致变色智能窗材料有潜力走向普及应用。     

WO3电致变色薄膜离子传输动力过程及其循环稳定性

电致变色WO₃的离子传输动力学过程对其变色性能和循环稳定性具有重要的影响。离子传输过程涉及到WO₃电极的结构变形、相转变等复杂过程, 导致通过传统的电化学阻抗谱很难进行有效研究。计时电位法是通过施加电流, 测量电极材料响应电位的一种电化学表征方法。与其它电化学表征方法(阻抗谱法和伏安法)相比, 该技术能够直接探测溶液-电极系统中不同状态下的电压分布, 并经常被用于研究电极系统中的物质传输动力学行为, 例如电极表面附近的质子吸附和传输现象。本工作采用计时电位技术研究和调控WO₃薄膜中的离子传输行为, 结果表明: 大的Li⁺离子插入通量可拓宽WO₃/电解质界面处离子的传输通道, 有助于离子传输动力和光响应速度的提升。然而, 反复的离子插入/抽出行为会通过“离子球磨效应”减小WO₃/电解质界面处WO₃晶粒的尺寸, 使得WO₃薄膜的致密性增强, 阻碍离子传输和电解质渗透, 导致插入的Li⁺及反应产生的Li_xWO₃在WO₃结构中不可逆积累, 薄膜的光学调制幅度和电致变色活性明显下降。该工作为电极材料中离子传输动力学分析和离子传输行为控制提供了一种有效的方法。     

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。     

基于高电导率的疏水气相SiO2复合凝胶电解质的高性能电致变色器件

凝胶电解质具有化学稳定、难燃和易于封装等特点, 其低离子电导率(10^-4~10^-5S?cm^-1)阻碍了电致变色器件(ECDs)凝胶电解质的进一步发展。本研究制备了一种高电导率的疏水SiO₂/PMMA/PC/LiClO₄凝胶聚合物电解质(H-SiO₂ GPEs), 并用电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)分析了ECDs的电化学行为。实验结果表明, 仅引入0.5wt%的疏水性气相SiO₂, 即可使H-SiO₂ GPEs的离子电导率达到5.14 mS?cm^-1(25 ℃时)。离子电导率的增加归因于SiO₂添加物和有机电解质之间良好的相容性和疏水-疏水吸引力促进了高氯酸锂的离解。同时, 不同气相二氧化硅含量的GPEs的粘度与剪切速率的关系表现出剪切稀化行为, 这表明研究体系形成了三维网状结构。该结构为离子提供了传输通道, 进而提高了基于H-SiO₂ GPEs电致变色器件的响应速度(t_bleaching= 4 vs 8 s和t_coloring = 14 vs 16 s)。同样, 通过探究添加疏水性气相SiO₂对液态电解液的影响表明：复合疏水性气相SiO₂使得LiClO₄/PC液态电解液的离子电导率由原来的6.94 mS?cm^-1增大到7.58 mS?cm^-1。疏水性气相SiO₂作为填料对电解质的离子电导率具有一定的积极作用, H-SiO₂ GPEs的研究为解决ECDs高离子电导率和易泄漏之间的矛盾提供了新思路。     

离子液体对可磁分离TiO2光催化材料结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶法分别在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[BMim]BF₄、1-丁基-吡啶四氟硼酸盐[BPy]BF₄和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐[BMim]Ac的辅助下制备可磁分离TiO₂/CoFe₂O₄(TCF)光催化材料, 采用X射线衍射分析(XRD)、N₂吸附-脱附分析(BET)和透射电子显微镜(TEM)研究了离子液体结构对可磁分离TiO₂的结构和性能的影响。结果显示: 200 ℃焙烧后样品[BMim]BF₄-TCF和[BPy]BF₄-TCF有锐钛矿相TiO₂ 生成, 而样品[BMim]Ac-TCF和TCF只有经400 ℃焙烧才出现锐钛矿相的衍射峰。当焙烧温度为800 ℃时, 样品[BMim]BF₄-TCF主要以锐钛矿相TiO₂存在(相对含量为92.6%), 说明离子液体中含有[BF₄^-]基团能降低锐钛矿相的晶化温度和能提高锐钛矿相高温稳定性。400 ℃焙烧后[BMim]BF₄-TCF和[BPy]BF₄-TCF的比表面积分别为125.7和120.3 m²/g, 高于[BMim]Ac-TCF(77.8 m²/g)和不加离子液体所制备样品TCF(63.7 m²/g)。说明阴离子BF₄^-有利于形成较大比表面积的TiO₂。在模拟太阳光照射120 min后, 经400 ℃焙烧后的样品[BMim]BF₄-TCF、[BPy]BF₄-TCF、[BMim]Ac- TCF对亚甲基蓝的降解速率分别为96%、87%、64%。     

简单的溶胶–凝胶法制备致密的铜锌锡硫硒薄膜

采用溶胶–凝胶后硒化法制备了铜锌锡硫硒薄膜, 其薄膜表面平整、无裂纹。通过简化铜锌锡硫前驱体溶胶的制备以及后退火时避免使用硫化氢气体（H₂S）等方法使铜锌锡硫硒薄膜的制备工艺得到简化。选用低毒有机物乙二醇为溶剂,Cu(CH₃COO)₂、Zn(CH₃COO)₂、SnCl₂•2H₂O和硫脲为原料, 制备铜锌锡硫前驱体溶胶。XRD、Raman、EDX和SEM 分析表明制备的铜锌锡硫硒薄膜为锌黄锡矿结构, 所有薄膜均贫铜富锌, 用0.2 g硒粉、硒化20 min得到的铜锌锡硫硒薄膜其结晶较好, 表面晶粒可达1.0 μm左右。透射光谱分析结果表明, 随硒含量的增加, 铜锌锡硫硒薄膜的光学带隙从1.51 eV减小到1.14 eV。     

FeVO4/Cu3(BTC)2(H2O)3异质结制备及光催化性能

以Cu片和1, 3, 5-苯三甲酸为原料,电化学法制备经典Cu-MOF材料Cu₃(BTC)₂(H₂O)₃,即HKUST-1,作为基底金属有机框架材料(MOFs),采用室温沉积法制备FeVO₄/HKUST-1异质结复合材料,通过XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS等对其晶体结构、形貌、比表面积、光吸收性能等进行了表征。结果表明:FeVO₄与HKUST-1复合形成异质结后,有利于光生电子-空穴的产生和转移,对目标染料污染物罗丹明B(RhB)的降解性能显著增强。可见光照射120 min后,异质结体系中RhB的降解率可达93%,而单一FeVO₄或HKUST-1体系中仅为12%和5%。此外,对材料的组成比例进行了优化,当FeVO₄与HKUST-1摩尔比为1∶1时,制备的FeVO₄/HKUST-1复合材料具有最佳的光催化性能。进一步,考察了其循环使用的稳定性,循环5次后对RhB的降解效率仍保持在90%以上,稳定性良好。      

Cu2ZnSnS4-CdS复合材料的制备及其在光催化制氢中的应用

为了进一步提高Cu₂ZnSnS₄的光催化制氢性能,首先通过水热法制备出Cu₂ZnSnS₄光催化材料,在此基础上加入Cd（CH₃COO）₂·2H₂O和Na₂S进行二次水热反应制备Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料。通过XRD、SEM、TEM、Raman及XPS等分析测试方法对Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料的物相结构、微观形貌和元素价态进行了表征。结果表明:成功制备了结晶性能较好的Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料。Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料是由球状和块状颗粒组成;Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料表面>95%的Cd和S原子（原子比为1:1）的存在说明块状颗粒Cu₂ZnSnS₄表面生长的球形颗粒为CdS;在氙灯下的光催化制氢性能表明,Cu₂ZnSnS₄-CdS复合材料的光催化制氢效果明显优于Cu₂ZnSnS₄和CdS,产氢效率为296.17 μmol（g·h）-1。      

纳米SiO2微球在PMMA凝胶聚合物电解质中的尺寸效应及其在全固态电致变色器件中的应用

本文采用St?ber法制备了不同粒径纳米SiO_2微球,将其加入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基凝胶聚合物电解质中,研究了纳米SiO_2的尺寸效应及其对全固态电致变色器件性能的影响。研究发现,正硅酸乙酯和乙醇的体积比影响所得纳米SiO_2微球粒径大小,乙醇所占体积比例越大,制备的纳米SiO_2微球粒径越小。在PMMA基凝胶聚合物电解质中,当纳米SiO_2微球用量相同时,电解质的电化学窗口随着纳米SiO_2微球粒径的减小先增大后减小,离子电导率随纳米SiO_2微球粒径的增大而增大,在纳米SiO_2微球粒径为150 nm时电化学窗口达到最大,离子电导率的增速也变得不明显。当粒径为150 nm的纳米SiO_2微球含量为7wt%时,PMMA凝胶电解质的电化学窗口为4.8 V,电导率为1.13 mS/cm。以该电解质组装结构为:导电玻璃(ITO)‖SiO_2/碳酸丙烯脂(PC)-LiClO_4/PMMA‖金属-超分子聚合物‖ITO的透射式全固态电致变色器件,所得器件可在淡绿色和深蓝色之间变色,对比度高达60.1%,且器件的稳定性得以明显提高。     

Effects of Co and Ni addition on reactive diffusion between Sn–3.5Ag solder and Cu during soldering and annealing

The reactive diffusion between Sn–Ag solders and Cu was experimentally examined during soldering and isothermal annealing. Three sorts of solders with compositions of Sn–3.5Ag, Sn–3.5Ag–0.1Ni and Sn–3.5Ag–0.1Co were used for the experiment. Each solder was soldered on a Cu plate at 523 K (250 °C) for 1–60 s in a pure nitrogen gas, and then the solder/Cu diffusion couple was isothermally annealed at 423 K (150 °C) for 168–1008 h. Due to soldering, only Cu₆Sn₅ is formed at the interface in each diffusion couple. On the other hand, Cu₃Sn is produced between Cu₆Sn₅ and Cu owing to the isothermal annealing. The composition of Cu₆Sn₅ is (Cu_0.8Ni_0.2)₆Sn₅ and (Cu_0.93Ni_0.07)₆Sn₅ on the solder and Cu₃Sn sides, respectively, in the (Sn–3.5Ag–0.1Ni)/Cu diffusion couple, and it is (Cu_0.9Co_0.1)₆Sn₅ and (Cu_0.99Co_0.01)₆Sn₅ on the solder and Cu₃Sn sides, respectively, in the (Sn–3.5Ag–0.1Co)/Cu diffusion couple. Different rate-controlling processes were suggested for the (Sn–3.5Ag)/Cu, (Sn–3.5Ag–0.1Ni)/Cu and (Sn–3.5Ag–0.1Co)/Cu diffusion couples. Finally, thermodynamic models were herein adopted to explore influences of the additives on the thermodynamic interaction of the component elements and the driving force for the growth of intermetallics.     

Enhancing the performance of an electrochromic device by template synthesis of the active layers

This work describes the use of template synthesis to produce materials with optimized properties to be used in electrochromic devices. A composite prepared by the inclusion of polyaniline within the pores of a cellulose acetate was used as primary electrochromic layer and a porous V_{2 5} phase was used as an auxiliary electrode to counter balance the charge in the entire device. The device closed with a gel polymer electrolyte exhibited a very high optical contrast (light yellow to dark blue) with ΔT_{750 nm}=78%. However, the optical response time indicates a slow ion exchange during electrochromic cycles. By comparing the voltammogram and the curve obtained by differentiation of the absorbance variation with time, it was possible to identify the contribution of each redox couple to the total color change.