聚(3,4-二溴噻吩)及其电致变色器件的制备与性能研究

以3,4-二溴噻吩作为单体,以三氟化硼乙醚溶液(BFEE)为电解质溶液,通过电化学聚合得到聚(3,4-二溴噻吩)[Poly(3,4-dibromothiophene),PDBrTh],其能够显示亮红色和蓝色之间的可逆变化,并研究了PDBrTh薄膜的电致变色性能,其最快响应时间可以达到1.21 s,循环寿命达到1 800圈.以此薄膜作为电致变色层,制成的全固态PDBrTh基电致变色器件能够实现红色/蓝色的可逆变化,对于丰富电致变色器件的颜色具有重要意义.     

铁氰化镍电致变色器件的制备与性能研究

由于具备氧化还原的可逆性及氧化还原过程中伴随不同的颜色变化,普鲁士蓝及其类似物在电致变色领域引起了广泛的关注。因此,采用一种简单高效的直接沉淀法制备出纳米铁氰化镍粉体,并通过旋涂法制备了铁氰化镍薄膜。为了得到更均匀牢固的薄膜,在悬涂液中加入3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物(PEDOT:PSS)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP),研究了不同聚合物对成膜均匀性及其电致变色性能的影响。将薄膜组装成器件,考察了透过率和响应时间等电致变色性能。结果表明:所制备的铁氰化镍粉末达到了纳米级别,在400nm波长时,基于铁氰化镍PEDOT:PSS复合材料薄膜和基于铁氰化镍PVP复合材料薄膜两种器件的调制幅度达到最大值,分别为15%和12%,前者的着色时间和褪色时间分别为4和21s;后者的着色时间和褪色时间分别为51和36s。     

MoO3 薄膜的MoS2 氧化法制备、器件组装 及其电致变色性能

以MoS_2为原料,通过超声波辅助液相剥离块体MoS_2,得到了MoS_2纳米片。将其分散于乙醇中,然后旋涂至氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃上,煅烧后得到MoO_3薄膜,并组装成电致变色器件,研究了器件的电致变色性能。结果表明,所制备出的MoO_3纳米片的厚度约为50～60 nm,所制备的电致变色器件在580 nm波长处,透过率调制幅度达到最大值16.2%,器件的着色时间为3.0 s,褪色时间为9.2 s。     

纳米氧化钼薄膜的水热生长、器件制备及其电致变色性能

以金属钼粉为原料制备的过氧钼酸为前驱体溶液,直接在导电玻璃表面水热生长纳米氧化钼薄膜,并组装成电致变色器件,研究了器件的电致变色性能。研究表明:180?C下以过氧钼酸为前驱体溶液水热反应12 h可以得到均匀的薄膜,薄膜由厚约100～150 nm的纳米块组成;在波长720 nm处透过率调制幅度最大,达到13.3%;器件变色较快,其着色时间为3.5 s,褪色时间为2.9 s。     

四氯化钛处理对染料敏化太阳能电池性能的影响及光电致变色器件的构建

通过将不同浓度的四氯化钛溶液水解,在二氧化钛多孔膜上形成致密的阻挡层薄膜,抑制光生电子与电解液中I_3~-的复合,提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率;将优化后的太阳能电池经外电路与基于普鲁士蓝的电致变色器件连接,构建光电致变色器件。结果表明,经0.1 mol/L四氯化钛溶液处理的二氧化钛光阳极的太阳能电池的光电转换效率为4.42%。将该条件下的太阳能电池构建于光电致变色器件中,太阳能电池产生的电压可驱动电致变色器件变色,变色前后器件在700 nm波长处的透过率调制幅度可达52.77%。     

对电极涂覆AgN Ws对聚3-(2-羟乙基)噻吩变色性能的影响

为提高聚噻吩类衍生物电致变色器件的响应速度和循环稳定性,采用电化学聚合法制备聚3-(2-羟乙基)噻吩(P3TE)薄膜,同时将银纳米线(AgNWs)分散液滴涂到ITO玻璃上制得AgNWs导电薄膜,分别以ITO玻璃上的P3TE和AgNWs薄膜为工作电极和对电极,与凝胶电解质一起组装成电致变色器件.采用多种分析方法对薄膜的组...     

二氧化锰/普鲁士蓝纳米复合薄膜的制备及其电致变色性能

采用两步电沉积法在导电玻璃表面成功制备了二氧化锰/普鲁士蓝纳米复合薄膜。首先,以四水乙酸锰和无水硫酸钠为原料配制电解质溶液,通过电沉积法直接在导电玻璃表面沉积纳米二氧化锰薄膜。其次,以铁氰化钾、氯化钾和无水氯化铁为原料配制电解质溶液,沉积普鲁士蓝薄膜,表征了复合薄膜的结构,分析了复合薄膜的电致变色特性。结果表明,电沉积得到的二氧化锰为片状结构,且片的厚度小于10 nm,沉积在二氧化锰纳米片上的普鲁士蓝呈球状结构,直径约200 nm,形成了致密的、有裂纹的膜层。所制备的复合薄膜具有良好的电致变色性能。在400～800 nm的可见光范围平均光调制幅度达到52%,着色时间和褪色时间分别为4.3 s和3.6 s,着色效率达到68.4 cm2/C。     

基于导电聚合物的电致变色织物的研究进展

导电聚合物作为电致变色织物材料具有制备简单、结构可控、对比度高、工作电压低、响应时间短等特点,是目前智能材料研究的热点。介绍了导电聚合物基电致变色织物的结构和变色机理,重点综述基于导电聚合物的电致变色智能的研究进展及应用。     

氧化钨片状结构的制备及其电致变色器件的性能

报道了一种不需要晶种层直接在导电玻璃表面生长氧化钨薄膜的简易方法,这比需要晶种层生长薄膜的方法所用时间少、成本低、操作简便。研究了不同溶剂和表面活性剂对氧化钨形貌的影响,用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)表征了所制备的氧化钨纳米片和纳米块的晶相和微观结构。结果表明:由酒石酸钠作表面活性剂制得的纳米片尺寸较小。对组装成的器件进行了透过率和响应时间等电致变色性能测试,结果表明:由比表面积大和结构稳定的纳米薄膜组成的电致变色器件表现出较好的电致变色性能。     

氧化钼/聚吡咯复合膜的制备及变色性能研究

为了弥补无机变色材料的不足,引入有机聚合物进行复合,组装成互补型电致变色器件.本文以七钼酸铵为原料,采用水热法合成六方相氧化钼(h-MoO_3),通过浆料法制备氧化钼变色薄膜并组装成变色器件.利用恒电压聚合法制得聚吡咯薄膜,并与氧化钼薄膜复合组装纳米氧化钼/聚吡咯复合变色器件.采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和电化学工作站对样品的结构以及器件的变色性能进行表征.结果表明:氧化钼的晶型为h-MoO_3;随反应时间的延长,不规则颗粒状的MoO_3逐渐生长并形成六角棒状,其直径为3μm,长度为20μm;氧化钼/聚吡咯复合变色器件的着色与褪色时间分别为35s和22s;在481nm处吸收峰的强度从0.62减小到0.55,光学对比度变化大.     

Laminated all-solid state NiO/WO_3 complementary electrochromic device

Based on the previous studies on the rf reactive sputtered nickel oxide film with nanostructure and its electrochromism, i. e. electrochromic effect of the films is attributed to the reversible change of the non-stoichiometry in the nanocrystaltine gram boundaries and interfaces due to the injection and ejection of Li ions, a prototype of all-solid-state NiO/WO3 complementary electrochromic device using LixTaOy thin film as inorganic electrolyte was designed and prepared. The results indicate that the solar reflectance of the device could be modulated from 0. 15 in colored state to 0.60 in bleached state with excellent cyclic reversibility, durability and high response speed (less than 0.3 s from colored state to bleached state).     

4,4＇-双（三苯胺）紫精制备与电致变色固态器件性能研究

合成了一种4,4’-双（三苯胺）紫精化合物,并对其结构进行了核磁、红外和质谱表征;循环伏安法分析表明,该紫精化合物有明显的氧化还原峰位.将该化合物溶于氯仿涂覆在ITO玻璃上获得均匀的电致变色薄膜,并与电解质薄膜的ITO玻璃组装成全固态电致变色器件（ECD）.通过循环伏安和紫外吸收光谱测试了器件的性能,研究结果表明,对该器件施加-0.8 V到0.8 V的电压,器件的颜色从无色到浅蓝色的可逆变化,而且器件没有封装时其变色态在空气中仍能保持5h以上,表现出优良的稳定性.     

Laminated all-solid state NiO/WO3 complementary electrochromic device

Based on the previous studies on the rf reactive sputtered nickel oxide film with nanostructure and its electrochronism, i.e. electrochromic effect of the films is attributed to the reversible change of the non-stoichiometry in the nanocrystalline grain boundaries and interfaces due to the injection and ejection of Li⁺ ions, a prototype of all-solid-state NiO/WO₃ complementary electrochromic device using Li _x TaO _y thin film as inorganic electrolyte was designed and prepared. The results indicate that the solar reflectance of the device could be modulated from 0.15 in colored state to 0.60 in bleached state with excellent cyclic reversibility, durability and high response speed (less than 0.3 s from colored state to bleached state). Project supported by the National Natural Science Foundation of China and the National Climbing Programme A: Nano-structured Materials Sciences.     

聚4-乙烯基吡啶凝胶电解质在DSSCs中应用性能

采用自由基溶液聚合法合成出聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物,通过聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物与交联剂发生化学交联反应固化液体电解质,制得凝胶电解质,并将凝胶电解质应用于染料敏化太阳能电池,测定了电池的光电性能。研究发现,聚合物质量分数为凝胶电解质前驱体5%时,制备的染料敏化太阳能电池光电性能最佳,光电转换效率可达到纯液体电解质染料敏化太阳能电池的65.43%,而含离子液体凝胶电解质染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达到含离子液体电解质染料敏化太阳能电池的97.41%,且电池稳定性较好。对凝胶电解质在柔性染料敏化太阳能电池中的应用也进行了初步研究。     

聚4-乙烯基吡啶凝胶电解质在DSSCs中应用性能

采用自由基溶液聚合法合成出聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物,通过聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物与交联剂发生化学交联反应固化液体电解质,制得凝胶电解质,并将凝胶电解质应用于染料敏化太阳能电池,测定了电池的光电性能。研究发现,聚合物质量分数为凝胶电解质前驱体5%时,制备的染料敏化太阳能电池光电性能最佳,光电转换效率可达到纯液体电解质染料敏化太阳能电池的65.43%,而含离子液体凝胶电解质染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达到含离子液体电解质染料敏化太阳能电池的97.41%,且电池稳定性较好。对凝胶电解质在柔性染料敏化太阳能电池中的应用也进行了初步研究。     

大面积电致变色器件的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了TiO2-CeO2薄膜,XRD、SEM、紫外可见透射光谱、循环伏安法等测试结果表明：经500℃热处理1h后的TiO2-CeO2薄膜呈面心立方方铈矿结构,其薄膜表面光滑,光学透过率高于80％,电荷存储量可达9．46mC·cm^-2,循环可逆性K为95％,是一种性能优良的电荷储存材料．同时采用聚（3,4-乙撑二氧噻吩）PEDOT／PSS为电致变色活性材料,制备了对称结构（ITO｜｜PEDOT／PSS｜｜PMMA／PC—LiClO4｜｜PEDOT／PSS｜｜ITO）和非对称结构（ITO｜｜PEDOT／PSS｜｜PMMA／PC—LiClO4｜｜TiO2-CeO2｜｜ITO）的大面积（10cm×10cm）电致变色器件,发现二者的对比度分别为17％、23．4％,褪色响应时间则分别为0．9s和2．8s,具有良好的应用性能．     

交流电频率范围变化对电化学合成的聚吡咯薄膜电致变色性能的影响

采用电化学阻抗谱法,以吡咯和对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid, p-TSA)为原料配制反应溶液,以掺氟SnO₂透明导电玻璃为基底,简单而有效地一步合成聚吡咯(polypyrrole, PPy)薄膜。研究了电化学合成中交流电频率范围的变化对所制备的聚吡咯薄膜的结构和电致变色性能的影响。结果表明,在初始电位0.7 V,施加±100 mV正弦波的基础上,交流电频率范围的变化改变了PPy薄膜颗粒的分布形态,频率范围变化越宽,薄膜颗粒越小,尺度接近于纳米级。当交流电频率范围在10^-1～10³Hz时,制备的PPy薄膜的电致变色性能最佳,其800 nm光波处的光调制幅度达到65.4%,该薄膜还具有较快的电致变色响应,着色和褪色开关时间分别为5 s和6.5 s,且其着色效率达到137.4 cm²·C^-1, 100次电致变色循环后的光调制幅度保留率可达65.7%。