反应溅射制备Ni_xO_y薄膜的形貌与成分分析及其电致变色性能

采用直流反应磁控溅射法制备了具有不同电致变色性能的Ni_xO_y薄膜。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜、电化学工作站、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜物相、价态组成、微观结构和电致变色性能。研究表明:金属镍靶直流反应溅射所制备的薄膜结晶状态与表面微结构对氧流量反应敏感,即在很小的氧流量变化范围内薄膜呈现出不同的晶相与表面形貌;氧化镍薄膜在不同的制备条件下展现出了独特的表面微结构,XRD结果显示薄膜成分为NiO,而通过薄膜元素XPS分析发现其中的Ni并非只有单纯的二价,三价的Ni亦存在,且Ni2+/Ni~(3+)之比约为2:1。最终氧流量、溅射压强、溅射功率分别为1.6 m L/min、2.0 Pa、50 W时获得较优变色性能的Ni_xO_y薄膜,其可见光区最大电致变色幅度达到约55%。     

VO_2-WO_3复合薄膜的制备及其热致变色-电致变色性能研究

智能玻璃是目前建筑节能重点研究方向。本研究将自制氧化钒纳米粉体均匀分散到钨溶胶体系,取上清液旋涂于ITO基板,经干燥、退火后制得VO_2(M)-非晶WO_3复合薄膜。实验结果表明,所制备的VO_2(M)-非晶WO_3复合薄膜兼具热致变色和电致变色性能,通电后薄膜表现典型的电致变色特征,可见光和近红外光透过率明显下降。退火过程中,部分W掺杂到VO_2中,使薄膜的热致相变温度降低10°C左右。复合薄膜在双响应条件下,其可见光透过率为32.6%、调控效率为18.8%。     

W18O49/PET-ITO柔性电致变色薄膜制备及其变色性能

采用溶剂热法制备W18O49纳米线电致变色材料,喷涂在聚对苯二甲酸乙二醇酯?氧化铟锡(PET?ITO)(方阻35 Ω)柔性透明导电基底上得到柔性电致变色薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、高分辨场透射电子显微镜和X射线光电子能谱对W18O49的微观结构和价态等进行表征,用电化学工作站与紫外?可见光分光光度计对W18O49/PET?ITO柔性电致变色薄膜的光学调制范围、响应时间和循环稳定性等进行了表征和分析。结果表明,光谱扫描波长?=633 nm时,W18O49/PET?ITO柔性电致变色薄膜的光学调制范围ΔT=23%。薄膜透光率变化90%时,着色和褪色时间分别为12.8和10.6 s。W18O49/PET?ITO柔性电致变色薄膜具有优异的循环稳定性,连续着色褪色循环3000 s薄膜透光率仍达80.9%。     

PB/ITO-PET柔性电致变色薄膜制备及性能研究

柔性电致变色器件具有体积小、重量轻、可弯曲等优点,在可穿戴设备、曲面显示器、节能及自适应伪装等领域具有潜在应用前景。本工作以铁氰化钾、氯化钾、无水氯化铁为原料,采用电沉积方法在ITO-PET柔性基底上沉积普鲁士蓝(PB)制得PB/ITO-PET电致变色薄膜,并利用扫描电子显微镜、紫外光谱仪、电化学工作站对PB/ITO-PET电致变色薄膜微观结构和电化学性能进行分析表征。结果表明,电沉积时间为200 s时得到的PB/ITO-PET电致变色薄膜在700 nm波长处光吸收率达到0.755,且PB/ITO-PET电致变色薄膜可在较低电压(0.6 V/-0.3 V)下实现着色和褪色。其光调制范围为68%,着色/褪色响应时间分别为9 s/8 s,着色效率为108 cm2/C。PB/ITO-PET电致变色薄膜经1000次着色-褪色循环后光调制范围为68%,着色效率为100.3 cm2/C。PB/ITO-PET电致变色薄膜500次弯曲,着色效率为105.5 cm2/C,并经1000次着色-褪色循环后着色效率为91 cm2/C,光调制范围为65%。利用ITO-PET为离子存储层(对电极)、凝胶电解质和PB/ITO-PET为工作电极组装得到柔性电致变色器件,其光调制范围为53%,着色/褪色响应时间分别为13 s/18 s。     

氧化石墨烯复合TiO2-B薄膜的制备及其电致变色性能

目前具有一维纳米结构的TiO₂薄膜在电致变色领域应用主要受限于材料光调制幅度小、响应时间长、循环稳定性差等缺点。为了解决上述问题,本文采用沉积法将B型二氧化钛纳米管（TiO₂-B）与氧化石墨烯复合,以TiO₂粉末为原料,采用水热法得到钛酸纳米管后,利用沉积法在氟掺杂的氧化锡玻璃（FTO）基底上制备了高透明度、大光调制范围以及优良循环性能的氧化石墨烯复合B型二氧化钛纳米管电致变色薄膜（GO/TiO₂）。借助XRD、XPS、Raman、FESEM、HR-TEM等分析手段研究了氧化石墨烯用量对GO/TiO₂复合薄膜电致变色性能的影响。研究结果表明,当GO与钛酸纳米管的质量比（GO/钛酸）为7％时,GO/TiO₂复合薄膜离子扩散系数为1.46×10^-8cm²/s,着色效率值为38.1cm²/C,具有良好的电致变色性能。在-1.6V、633nm处,GO/TiO₂电致变色薄膜的光调制幅度可达77％,GO/TiO₂薄膜的着色和漂白时间分别为28.6s和4.8s,100次循环后的光调制幅度保持率为96.1％。     

电致变色薄膜研究进展

本文概述了电致变色薄膜材料、变色机理、工作原理等方面的研究进展,并探讨了目前存在问题的解决途径。     

普鲁士蓝基电致变色薄膜制备及性能的研究进展

讨论了普鲁士蓝(PB)的电致变色机制,总结了近年来国内外学者为提高其电致变色性能进行的研究.概述了目前制备PB薄膜的主要方法及其工艺与性能的关系,陈述了PB与其他材料复合对电致变色器件性能改善的机理.说明了缩短离子扩散距离、增大与离子层接触面积及改善基底导电性是提高PB电致变色器件性能的重要方法.最后提出PB电致变色器...     

反应磁控溅射氧化钨电致变色薄膜结构与性能

采用脉冲直流反应磁控溅射镀膜方法在透明导电玻璃FTO(SnO_2:F)上制备厚度分别为50、100、150、200、250和300 nm的WO_3薄膜。分析了薄膜着色前后晶体结构和表面形貌的变化,对薄膜的循环伏安特性和光学性能进行测试。结果表明:不同厚度氧化钨薄膜均为结晶态,具有单斜晶系结构;随着薄膜厚度增加,薄膜结晶程度逐渐增加;薄膜着色/褪色循环中,不同厚度的WO_3薄膜均发生单斜晶系WO_(2.92)与立方晶系WO_3的可逆转变,产生晶格应变,并且随厚度增加,薄膜晶格应变先减小后增大,薄膜厚度为250 nm时,变色前后晶格应变最小,厚度增加至300 nm薄膜时,着色产生应变明显增大。在相同驱动电压下,随薄膜厚度增加,光学调制幅度(550 nm)、着色效率先增大后减小,厚度为250 nm时获得最大调制幅度76.01%和着色效率21.04 cm~2/C;当厚度进一步增加至300 nm时,薄膜褪色态透过率降低到49.30%后无法继续褪色,着色效率也开始下降。使用XPS分析了薄膜着、褪色状态下W元素的化学态,发现300 nm薄膜褪色后一部分W~(5+)无法转变成W~(6+),导致薄膜仍为蓝色。     

添加聚乙烯醇改善三氧化钨电致变色薄膜性能的研究

为改善三氧化钨薄膜的电致变色性能,采用钨粉过氧化聚钨酸溶胶-凝胶法制备了添加聚乙烯醇的三氧化钨电致变色薄膜.采用扫描电镜、紫外可见分光光度计和CHI电化学工作站分别测定和分析了三氧化钨薄膜的微观结构、光透过性能和循环伏安特性.结果表明,添加一定量的聚乙烯醇可使薄膜的结构更加平整,变色更为均匀;在着色态、褪色态下的光透过率之差达到60%以上,变色可调范围变大.电致变色可逆性能和光谱性能较不添加聚乙烯醇有所提高.     

乳聚法制备聚苯胺复合膜及其电致变色性能研究

以十二烷基苯磺酸(DBSA)为掺杂剂,在非有机溶剂的两相体系中以聚乙烯醇(PVA)为成膜助剂,采用乳液聚合法合成了可直接用于制备电致变色膜的聚苯胺PAn/PVA乳液,用提拉成膜法制备了复合膜。研究了PVA含量、苯胺(An)与DBSA的量比、氧化剂过硫酸铵(APS)与An的量比及反应温度对膜的电致变色性、导电性的影响。结果表明:在w(PVA)为4.3%、n(An)∶n(DBSA)∶n(APS)=0.80∶1.00∶0.80、反应温度为5℃时,PAn/PVA复合膜具有较好的电致变色性及粘结性能。其本征态电化学活性的氧化峰电位范围出现在0.43V。     

La3+掺杂TiO2薄膜制备及其电致变色特性研究

基于提高TiO2薄膜的光学属性和着色效率,以钛酸四丁酯和氧化镧为主要原料,采用溶胶-凝胶法,在ITO玻璃表面制备La3+掺杂TiO2薄膜.通过XRD、SEM、EDS、TG-DTA等手段对制备La3+掺杂TiO2凝胶粉末进行表征,使用电化学工作站CHI660E和紫外-可见光分光光度计UV-5500PC对La3+掺杂TiO2薄膜的电致变色性能进行测试.结果表明:凝胶在加热的过程中发生一系列的物理和化学反应,且当温度升高至400 ℃时,系统达到相对热稳定状态.经600℃热处理,La3+掺杂TiO2转化为金红石相.外加电压为-2V时,薄膜显示为深蓝色,反向施压至+2V时,蓝色褪去.金红石相TiO2无定形程度随La3+掺入量增加而提高,对应其着色效率提高.La3掺杂TiO2薄膜在可见光范围内透过率均在70％ ～ 80％,光学性能良好.     

三氧化钼薄膜材料的制备及其变色性能的研究

MoO3因在催化剂,电致、光致变色器件,电子显示设备和感测气体如NH3、CO2和乙醇等方面的应用而逐渐成为引起科技研究者们关注的焦点。本文综述了制备MoO3薄膜的制备方法,包括:热蒸发法、电子束蒸镀法、脉冲激光沉积法、溅射法、化学气相沉积法、电沉积法、活性反应蒸发法等。同时,对MoO3薄膜的变色性能及其发展趋势和广阔的应用前景都作了简要介绍。     

WOx:Mo薄膜的结构及电致变色性能研究

采用反应磁控溅射工艺,以纯钨和纯钼为靶材在ITO玻璃上制备Mo掺杂WOx电致变色薄膜,用薄膜的透射光谱和XRD衍射方法对掺杂后薄膜的电致变色性能和结构进行了分析,研究了Mo掺杂对WOx薄膜电致变色性能和微观结构的影响机理。实验结果表明：在一定掺杂范围内,Mo掺杂对薄膜电致变色性能有较大提高;掺杂越均匀,对薄膜电致变色性能的改善越显著。影响薄膜电致变色性能的相应掺杂量由溅射时间表示,相对掺量存在最佳值,即7．7％附近,薄膜的变色性能可得到最大的提高,按实验结果趋势分析掺杂量存在有效范围,超出有效掺杂范围,掺杂便会失效。XRD分析表明,掺杂Mo之后的WOx薄膜仍为非晶态,且非晶态有增强的趋势。     

锡掺杂对氧化镍薄膜电致变色性能的影响

采用溶胶法和旋涂技术制备了NiO薄膜和一系列锡掺杂的NiO薄膜,对其进行了形貌、成分表征和电致变色性能测试。结果表明：锡镍摩尔比为1/10的1Sn-Ni O薄膜光调制79.1%,比Ni O薄膜的光调制增大31.3%。适量的锡掺杂能有效提高Ni O薄膜的变色性能。     

氧化镍薄膜电致变色特性及机理研究

利用溶胶-凝胶浸镀法选择了合适的溶制和助剂及加料方式制得了稳定性高的溶胶,然后在ITO导电玻璃表面进行镀膜,通过对薄膜循环伏安曲线、透射率及X光电子能谱(XPS)的测定,分析了氧化镍薄膜的电致变色范围及薄膜的热处理条件,提出了氧化镍薄膜电致变色的机理。     

Al_2O_3/B-Al-NiO薄膜电致变色性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了B-Al-Nio和Al2O3/B-Al-NiO复合薄膜.采用扫描电镜,电化学测试和透过率测试分析Al2O3薄膜并对B-Al-NiO的变色性能和稳定性进行分析和表征.结果表明Al2O3薄膜对NiO基薄膜的变色效果影响不大,同时有效提高NiO基薄膜的稳定性.     

有机硅改性聚甲基丙烯酸甲酯一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。共聚物中含有偶联剂组分可以提高电致变色膜与ITO导电玻璃基底的粘结性及改善复合电致变色薄膜的耐溶剂性能。     

呼吸末二氧化碳变色指示剂薄膜的制备及其性能

将乙基纤维素树脂与指示剂（MCP）、塑化剂磷酸三丁酯（TBP）、催化剂（TBAH）以及二氧化钛共混制备成呼吸末二氧化碳变色薄膜,探讨了制备工艺中乙基纤维素相对分子质量、乙基纤维素添加量、TBP添加量、干燥温度、涂膜厚度对薄膜变色敏感度和变色速度的影响。结果表明,本工艺制备的变色薄膜具有在0~5 %二氧化碳含量下,随着二氧化碳含量的不同,产生可恢复的颜色改变的能力;物料组成上选择乙基纤维素作为载体树脂,相对分子质量约为80000的乙基纤维素最为适宜;随着乙基纤维素添加量的减少、TBP添加量的减少、干燥温度的升高以及涂膜厚度的降低,薄膜的敏感度逐渐升高;随着TBP添加量的减少、涂膜厚度的增加,薄膜的响应时间和恢复时间均增加,且薄膜厚度从50 μm变化到300 μm时,恢复时间增加了3倍。     

普鲁士蓝基电致变色薄膜制备及性能的研究进展EI北大核心CSCD

讨论了普鲁士蓝(PB)的电致变色机制,总结了近年来国内外学者为提高其电致变色性能进行的研究。概述了目前制备PB薄膜的主要方法及其工艺与性能的关系,陈述了PB与其他材料复合对电致变色器件性能改善的机理。说明了缩短离子扩散距离、增大与离子层接触面积及改善基底导电性是提高PB电致变色器件性能的重要方法。最后提出PB电致变色器件的未来的开发不应再仅局限于提高其光学和电学性能,更多的应该是与柔性材料复合集成多种功能以拓展电致变色器件的应用范围。     

Fe_(0.41)V_2O_5薄膜制备和电致变色性能表征

采用离子交换法制备了Fe_(0.41)V_2O_5干凝胶薄膜。通过XRD对薄膜的结构进行表征,结果表明Fe~(3+)的引入扭曲了V_2O_5干凝胶的层状结构并扩大了其层间距。以循环伏安法和计时电流法表征了薄膜的电化学性能;利用紫外分光光度计表征了薄膜的光学性能。结果表明V_2O_5干凝胶薄膜200圈循环的电荷保持率为41.4%,Fe_(0.41)V_2O_5干凝胶薄膜200圈循环电荷保持率为88.8%,Fe~(3+)的引入提高了薄膜循环稳定性能。同时Fe~(3+)的引入降低了薄膜的响应速度,V_2O_5干凝胶薄膜的着色时间/褪色时间分别为5.0 s/6.2 s,Fe_(0.41)V_2O_5干凝胶薄膜的着色时间/褪色时间分别为12.6 s/7.0 s。此外,V_2O_5干凝胶薄膜和Fe_(0.41)V_2O_5干凝胶薄膜的光学调制能力相近,Fe~(3+)的引入并未对V2O5干凝胶薄膜的光学性能产生大的影响。