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。     

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。     

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。     

退火温度对聚乙二醇改性氧化钨薄膜结构及电致变色性能的影响

为改善氧化钨薄膜的电致变色性能,通过溶胶-凝胶法钨粉过氧化路线制备了聚乙二醇改性的氧化钨电致变色薄膜,并对其进行了不同温度的热处理,研究了不同退火温度对聚乙二醇改性氧化钨薄膜结构及电致变色性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、光谱椭偏仪(SE)、紫外-可见分光光度计、电化学工作站对薄膜的微观结构、光谱调制能力、着色效率、离子扩散能力、可逆性和响应时间及循环稳定性进行了表征和分析。结果表明,适当温度的热处理可以得到一种多孔的纳米晶/非晶复合结构薄膜,从而更有利于离子在薄膜中的扩散与迁移;300℃热处理PEG改性WO3薄膜表现出较高的光学调制幅度、着色效率以及良好的循环可逆性。     

核壳结构WO_3/V_2O_5纳米线复合薄膜的制备及其电致变色性能研究

采用溶剂热法在氟掺杂的锡氧化物导电玻璃衬底上成功合成制备了长度为400~2000 nm,从基底(80 nm)到尖端(30 nm)锥状塔式WO_3纳米线薄膜,进而通过电化学沉积法在WO_3纳米线表面均匀沉积V_2O_5纳米颗粒,从而得到核壳结构WO_3/V_2O_5纳米线复合薄膜。运用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段对复合薄膜进行表征,并运用循环伏安法、计时电流法和紫外可见光谱分析研究了该复合薄膜的电化学性能和光学性能。结果表明,与单一的V_2O_5薄膜相比,该复合薄膜的电致变色性能获得了显著增强。具有更好的循环稳定性、更大的透射率调制幅度(776 nm为67%)和更高的着色效率(776nm为13.5 cm2/C)。该法制备WO_3/V_2O_5核壳纳米结构电致变色综合性能优良,有望在隐身材料和智能变色薄膜材料等领域得到广泛应用。     

低维氧化镍/聚苯胺核壳纳米结构的控制生长与电致变色性能研究

氧化镍和聚苯胺是典型的无机/有机电致变色材料,各有其优缺点.如果将两种材料相结合,可得到电致变色性能更加优良的NiO/PANI复合材料.本文通过水热法与电聚合相结合的方法制备了氧化镍(NiO)纳米线/聚苯胺(PANI)与氧化镍纳米片/聚苯胺核壳纳米结构.通过扫描电子显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱和电化学测量装置研究...     

用脉冲电沉积法制备两类纳米介孔氧化镍电致变色薄膜的研究

采用脉冲电沉积技术在ITO导电玻璃上制备了NiO电致变色薄膜,并用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析薄膜的结构、形貌和成份,用紫外-可见光分光光度计测试薄膜的光学性能,用循环伏安法测试薄膜的电化学性能,对比研究了Co掺杂对NiO薄膜电致变色性能的影响。结果表明Co掺杂优化了NiO薄膜表面形貌,形成了均匀分布的纳米介孔微结构,从而提高了薄膜电化学活性,同时提高了薄膜的光调制幅度。     

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。     

基于氧化钨和氧化镍的电致变色器件研究进展

电致变色器件(Electrochromic Devices, ECDs)是一种颜色变化受电压调控的智能装置,具有工作温度范围宽、光学对比度高、可逆双稳态性能好、驱动电压低和能耗低等优点,在智能动态调光窗、全彩色电子显示屏、防眩光护目镜、自适应双隐身伪装以及可视化储能等领域展现出了巨大的应用潜力。阴极着色材料氧化钨(WO₃)和阳极着色材料氧化镍(Ni O)是两种被广泛研究的无机电致变色材料,由WO₃和NiO薄膜组成的互补型电致变色器件在大规模智能窗的应用中具有极高的商业价值。改善电致变色器件的综合性能如光学调制范围、响应速度、循环寿命和耐候性等问题一直备受关注。本文围绕互补型电致变色器件的结构组成,综述了基于WO₃和NiO的电致变色全器件的近期研究进展。首先分别阐述了WO₃和NiO薄膜的电致变色机理和衰退机制,讨论了改进制备工艺、元素掺杂改性、设计纳米结构和引入复合材料这四种薄膜性能优化策略的作用和最新研究进展,其次,按照器件的组成成分和结构设计介绍了互补型电致变色全器件的分类体系,总结了各组分材料的...     

A highly porous NiO/polyaniline composite film prepared by combining chemical bath deposition and electro-polymerization and its electrochromic performance

A highly porous NiO/polyaniline (PANI) composite film was prepared on ITO glass by combining the chemical bath deposition and electro-polymerization methods, successively. The porous NiO film acts as a template for the preferential growth of PANI along NiO flakes, and the NiO/PANI composite film has an intercrossing net-like morphology. The electrochromic performance of the NiO/PANI composite film was investigated in 1?M LiClO(4)+1?mM HClO(4)/propylene carbonate (PC) by means of transmittance, cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) measurements. The NiO/PANI thin film exhibits a noticeable electrochromism with reversible color changes from transparent yellow to purple and presents quite good transmittance modulation with a variation of transmittance up to 56% at 550?nm. The porous NiO/polyaniline (PANI) composite film also shows good reaction kinetics with fast switching speed, and the response time for oxidation and reduction is 90 and 110?ms, respectively.     

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LiAlOx/Ta2C5/LiAlOx(ATA)三明治结构电解...     

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_xWO_3...     

Template-directed preparation of two-layer porous NiO film via hydrothermal synthesis for lithium ion batteries

A two-layer porous NiO film is prepared by hydrothermal synthesis method through self-assembled monolayer polystyrene spheres template. The substructure of the NiO film is composed of ordered close-packed hollow-sphere array and the superstructure is made up of randomly NiO nanoflakes. The electrochemical properties are measured by galvanostatic charge/discharge tests and cyclic voltammetric analysis (CV). As anode material for lithium ion batteries, the two-layer porous NiO film exhibits high initial coulombic efficiency of 75%, high reversible capacity and rather good cycling performance. The discharge capacity of the two-layer porous NiO film is 501 mAh g^?1 at 0.5 C after 50 cycles. The two-layer porous architecture is responsible for the enhancement of electrochemical properties.     

Optical and structural properties of porous zinc oxide fabricated via electrochemical etching method

We investigated the optical and structural properties of porous zinc oxide (ZnO) thin film fabricated by ultraviolet light-assisted electrochemical etching. This fabrication process used 10 wt% potassium hydroxide solution as an electrolyte. Hillock-like porous ZnO films were successfully fabricated according to the field emission scanning electron microscopy results. The cross-sectional study of the sample indicated that anisotropic-dominated etching process occurred. However, the atomic force microscopic results showed an increase in surface roughness of the sample after electrochemical etching. A resonance hump induced by the porous structure was observed in the infrared reflectance spectrum. Using theoretical modeling technique, ZnO porosification was verified, and the porosity of the sample was determined.     

Ag-doped NiO porous network structure on Ni foam as electrode for supercapacitors

Ag-doped NiO porous network structure grown on Ni foam has been synthesized through a facile hydrothermal method. Then network structure is assembled by numerous interconnected superfine nanowires, and Ag is uniformly distributed in the body of NiO network. The unique porous network structure doped by conductive Ag and the direct integration of electrode materials on Ni foam current collector provide efficient pathways for electron transport and electrolyte ions diffusion. The electrochemical results demonstrate that the Ag-doped NiO electrode exhibits a specific capacitance of 570.7 F g^?1 and excellent cycling stability. The Ag-doped NiO electrode with relatively high electrochemical performance is a promising candidate for the supercapacitor electrodes. These results can also provide strategies to develop advanced electrode materials supercapacitor applications.     

铜纳米晶-有序多孔氧化铝复合膜光学性能的研究

采用常压直流电沉积技术在有序多孔氧化铝(OPAA)模板内沉积Cu纳米晶, 制备出光学透明的铜纳米晶/ OPAA复合膜. 利用FESEM、TEM、紫外可见分光光度计、Z-scan技术、泵浦探测技术对该复合材料的形貌、结构、线性光吸收、三阶非线性极化率和光响应时间进行了分析. 结果表明, Cu纳米颗粒具有面心立方结构, 直径在40~50 nm之间, 分布在OPAA模板的分叉孔道区. 填充于有序多孔氧化铝模板中的Cu纳米晶在584 nm处出现等离子体共振吸收峰. 当探测光波长远离铜纳米晶的等离子体共振吸收峰时, Cu纳米晶/多孔氧化铝复合膜出现光致吸收特性, 而当探测光波长接近铜纳米晶的等离子体共振吸收峰时, 出现光致漂白现象. 该复合膜非共振三阶非线性极化率为0.73×10^-9esu, 光响应时间为1.3ps.     

微型超级电容器PPy/GO-RuO2复合膜电极的制备与电化学性能

为了解决氧化钌(RuO₂)沉积电位过高, 难以在三维微结构金属集流体上直接沉积的问题, 提出采用分步电沉积方法在微三维结构镍(Ni)集流体上制备RuO₂复合膜电极, 即先在三维微结构Ni集流体上沉积聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)薄膜作为基底, 经热处理后, 在基底上二次沉积出RuO₂颗粒, 最后再对RuO₂复合薄膜进行二次热处理。扫描电子显微镜(SEM)观察显示, 随着热处理温度的升高, 薄膜表面多孔结构增多, 达到了提高膜电极结构孔隙分布的目的。能量分散谱(EDS)和X射线光电子能谱分析(XPS)表明, 薄膜中无定形RuO₂·xH₂O的存在保证了膜电极的大比容量。电化学性能测试结果表明, 经105℃处理后的膜电极电化学性能最佳, 比电容为28.5 mF/cm², 能量密度为0.04 Wh/m², 功率密度为14.25 W/m²。采用分步电沉积方法制备出的RuO₂复合薄膜是一种良好的MEMS超级电容器电极材料。     

基于噻吩-蒽单元的无规共聚物电化学制备及其电致变色性能研究EI北大核心CSCD

蒽单元嵌入聚噻吩主链能显著调控聚合物的变色性能,但其聚合电位偏高易导致聚合物的成膜质量和性能较差。为降低含蒽单元的单体电聚合电位,通过Stille偶联反应合成了9,10-二(2-噻吩基)蒽单体(Th-An-Th),并分别在BFEE,BFEE+CF_(3)COOH,LiClO_(4)/ACN和LiClO_(4)/PC等聚合媒介中进行电化学聚合。结果表明:Th-An-Th难以通过电化学反应共聚,但可以作为共单体与噻吩(Th),3-甲基噻吩(MeTh),3,4-亚乙基二氧噻吩(EDOT)和硒酸(SePh)在低电位下进行无规共聚,得到系列无规共聚薄膜P1,P2,P3,P4。循环伏安和FTIR测试证实了聚合过程和共聚物的特征结构,光谱电化学测试结果表明,系列共聚物均具有丰富的颜色变换性能,在-0.6 V到1.0 V扫描下,P1,P3,P4膜可实现4种颜色的变化,且表现出良好的近红外变色能力。共聚物薄膜具有较快的开关响应速度和良好的电化学稳定性,P4膜在521 nm处漂白和着色响应时间分别为1.9 s和3.4 s,光学对比度为35.6%,在210次循环变色后,共聚物光学对比度仅损失2.3%,电化学循环400次仍保持82%的电化学活性。