金属氧化物基电致变色薄膜的制备及性能改善

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毕业论文范文题目： 金属氧化物基电致变色薄膜的制备及性能改善，论文范文关键词： 金属氧化物基电致变色薄膜的制备及性能改善
金属氧化物基电致变色薄膜的制备及性能改善毕业论文范文介绍开始：
　　金属氧化物基电致变色薄膜的制备及性能改善，博士学位论文，共181页。
　　摘要
　　电致变色材料是指某些物质在一定的电压作用下,颜色会发生可逆的、持久的变化。电致变色材料由于其特定的功能和迷人应用前景而成为各国研究的热点。这种材料不仅可以应用在智能节能窗上,还可以用在低能耗显示器、汽车防炫目后视镜以及卫星、武器装备的红外隐身等各种领域。目前为止,日本,欧洲和美国一些工业强国在电致变色技术应用研究方面处于领先地位,尤其是在全固态电致变色器件研发上。由于我国在电致变色材料和器件方面的研究起步比较晚,与国外的先进应用研究技术还有一定的差距。另外,材料颜色变化单一、变色速度
　　慢和循环寿命短等仍然制约着电致变色技术的发展。本论文以NiO、W03和Ti02金属氧化物电致变色材料为主要研究对象,采用纳米化、复合化和掺杂等手段对其进行改性研究,主要目的是改善目前金属氧化物电致变色材料普遍存在的一些问题,如变色速度慢、光学调制范围小、变色效率低、循环寿命短和变色种类单一等。
　　通过氯化胆碱基离子液体在ITO玻璃上电沉积金属Ni层,然后在空气中热处理氧化经过两步法制备成NiO薄膜,这种薄膜具有超快的电致变色速度、较高的变色效率和较好的循环稳定性,但是其光学调制范围比较小,而且制备工艺比较繁琐。为了解决上述两步法制备NiO薄膜的缺陷,通过在氯化胆碱基离子液体中加入氧化剂的方法直接制备出了 NiO薄膜。这种NiO薄膜具有比较大的光学调制范围,在550 nm处达到了 67%,而且制备工艺筒单,具有较好的记忆性能和良好的循环稳定性。
　　结合水热和化学浴沉积法制备了 Ti02/Ni0核壳纳米棒阵列薄膜。与单纯的NiO纳米片薄膜相比,核壳结构的纳米棒阵列有利于电子的传输和离子的扩散,具有较大的光学调制范围、高的变色效率和良好的循环稳定性。通过电泳沉积和化学洛沉积法制备了 NiO/石墨烯复合薄膜,由于石墨烯良好的电子导电性以及复合薄膜具有更大的空隙便于电解液的渗透和电子的传输,具有比较好的电化学活性和反应可逆性。相比于NiO纳米片薄膜,NiO/石墨烯复合薄膜具有更高的变色效率、快的电致变色速度和良好的循环稳定性,说明材料复合化是提高电致变色性能的有效途径。
　　采用水热和溶剂热法制备了 W03纳米片、纳米团簇、纳米树和纳米线薄膜。用水热法在FTO导电基底上生长的多孔结构W03纳米片,可以为电化学反应提供更大活性面积和便于离子扩散,具有很好的电化学性能和电致变色性能。相比于不同pH下制备的W03纳米束和纳米块,W03纳米片薄膜具有较高的变色效率,较快的电致变色速度,更大的光学调制范围和更好的循环稳定性。利用溶剂热法在FTO基底上生长了 W03纳米树和纳米线薄膜,在可见光和红外区域都具有很突出的电致变色性能。特别地,在-0.7-1.0 V区间W03纳米树和纳米线的光学调制在633 nm处分别为66.5%和66%,在2000 nm处分别为73.8%和53.9%,在8哗处分别为57.7%和51.7%,着色和褪色时间分别为4.6/3.6 s和2.0/3.4 s,变色效率分别为126和120 cm2 C—1,经过4500循环次后的光学调制范围分别是开始光学调制范围的77.5%和81.7%。
　　通过水热反应制备不同浓度Ti掺杂的W03薄膜。在W03薄膜中掺杂低浓度Ti不仅降低了 W03薄膜的结晶度,还改善了 W03薄膜的微观形貌,形成了大孔的星状结构,为离子扩散和迁移提供了更多的路径,具有更大的光学调制范围、更快的电致变色速度和更高的变色效率。通过水热和电沉积法在FTO玻璃基底上制备了 Ti02/W03核壳纳米棒阵列,以单晶Ti02纳米棒为芯核、非晶态wo3为壳层的异质结结构显著提高了材料的电致变色性能和电化学稳定性。与W03薄膜相比,Ti02/W03核壳纳米棒阵列具有较大的光学调制、较快的电致变色速度、高的变色效率和优异的循环稳定性。
　　通过结合水热、溶剂热和电聚合方法分别制备了 Ti02/PANI和W03/PANI核壳纳米结构薄膜。金属氧化物/PANI核壳纳米阵列结构具有多变色效应,材料在紫色、绿色、黄色和蓝色之间相互转变。金属氧化物/PANI核壳纳米阵列还具有比较大的光学调制范围、高的变色效率和优异的循环稳定性。
　　关键词:电致变色;氧化镍;三氧化钨;二氧化钬;PANI;微观结构;光学调制;变色效率;循环稳定性
　　
　　第一章绪论
　　1.1电致变色技术的研究意义
　　能源危机、环境污染使得人类的生存环境正在接受空前的挑战[1’2],因此如何有效利用化石能源、发展风能、太阳能等可再生能源是实现能源结构调整和保证社会经济与环境可持续发展的重要条件。太阳能是人类取之不尽,用之不竭的绿色清洁能源。太阳在大气层中的福射局限于0.2﹤人﹤3^1111波长之间,但是在室温下,热辖射的波长区间位于3﹤?1﹤50^1111之间,可见光和光合作用所需的光照处于0.4﹤?^﹤0.7[im之间。在晴朗的天气里,大气层对波长在0.3﹤X﹤3Mm和8﹤入﹤13^1111之间光是透过的。太阳光的这些自然特性对发展各种太阳能材料提供了可能性[3,4]。目前,太阳能材料按功能来说主要有光化学能转变材料、光热转变材料、光电转变材料和光能调控变色材料。其中,光能调控变色材料又包括热致变色材料、光致变色材料和电致变色材料。光致变色材料是指某些物质在一定强度和波长的光作用下分子结构发生变化,因此导致其对光的吸收峰值也就是颜色的相应改变,而且这种改变一般是可逆的。热致变色材料指的是某些物质在受热或受冷时颜色会发生可逆的变化。电致变色材料是指某些物质在一定的电压作用下,颜色会发生可逆的、持久的变化。电致变色材料由于其特定的功能和迷人应用前景而成为各国研究的热点。这种材料不仅可以应用在智能节能窗上,还可以用在低能耗显示器、汽车防拔目后视镜以及卫星、武器装备的红外隐身等各种领域。
　　1.2电致变色技术研究进展
　　.......

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