聚噻吩基互补型变色器件的可控构筑与性能研究

来源 :西安工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kumufengchun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
聚噻吩类电致变色材料因存在循环稳定性差、响应时间长等缺点,进而限制了其在电致变色器件(ECDs)中的应用。当ECDs的对电极(离子储存层)也由变色薄膜组成时,所组装的器件称为互补型电致变色器件。与单一变色薄膜结构的ECDs相比,互补型ECDs具有更加优异的循环稳定性、较高的光学对比度及着色效率。其中,离子储存层的厚度、透明导电基底的性能优化和变色层的形貌调控是决定互补型ECDs性能的关键因素。为此,本论文分别以P3TE、PT32BT和P3DT薄膜为电致变色层,以PEDOT薄膜为离子储存层,组装互补型ECDs。通过调节离子储存层的厚度、对ITO基底进行修饰和改变薄膜电沉积方法,研究其对聚噻吩基ECDs变色性能的影响。(1)分别采用脉冲电沉积法(PED)和恒电位沉积法(PSD)在ITO电极上制备P3TE和PEDOT薄膜,并组装成互补型电致变色器件。通过调控电沉积时间,改变PEDOT薄膜的厚度,从而探究离子储存层与P3TE变色层的最佳匹配厚度,揭示离子储存层厚度对器件变色性能的影响机制。发现PEDOT-5薄膜的纳米粒子分布最均匀,粒径较小。与PEDOT-10和PEDOT-15薄膜相比,PEDOT-5薄膜的表面更加粗糙、疏松,且比表面积更大。PEDOT-5薄膜的这种纳米结构形貌最有利于电子传输、离子扩散和迁移,从而使得ECD-5具有更好的循环稳定性(180次循环后,光学对比度几乎没有衰减)和更短的响应时间(着色时间为2.28 s,褪色时间为0.41 s)。(2)采用雾化喷涂法在ITO玻璃表面喷涂上一层H-MWCNTs,然后通过PSD法在H-MWCNTs/ITO上沉积一层PT32BT薄膜作为工作电极,以ITO玻璃上的PEDOT薄膜为对电极组装互补型电致变色器件。发现H-MWCNTs的引入,对PT32BT薄膜的表面形貌起到一定的调控作用。PT32BT薄膜由许多大小均一、排列紧密的三维纳米颗粒构成,且比表面积较大,有利于加快离子传输,从而提高器件的稳定性。此外,H-MWCNTs的引入,使PT32BT/H-MWCNTs/ITO电极的电化学活性大大提高,能够缩短离子在电极界面的嵌入/脱出时间。以PEDOT/ITO为对电极组装的ECD-4在150次循环后逐渐趋于稳定,从150次至270次循环,ECD-4的光学对比度仅下降了2%。(3)分别采用PSD和PED两种电沉积法在ITO玻璃上制备P3DT薄膜,以空白ITO为对电极,组装电致变色器件。然后以PSD法制得的PEDOT薄膜为离子储存层,与P3DT薄膜组装成互补型电致变色器件。结果表明,P3DT-PSD薄膜由多层网状结构连续堆叠而成,薄膜层间距较小,且与ITO玻璃表面结合紧密,不易造成薄膜与ITO玻璃剥离。此外,P3DT-PSD薄膜的比表面积大,电化学活性更高。因此,P3DT-PSD薄膜有利于缩短离子的传输路径,加快离子的传输,提高器件的变色性能。基于P3DT-PSD薄膜制备的ECD-3具有大的光学对比度(25%)、较短的响应时间(着色和褪色时间分别为1.39 s和0.62 s)和良好的循环稳定性(270次循环后,ΔT由20%降低到15%)。
其他文献
锌锰电池作为一种便携的储能装置,在人们的日常生活中无处不在。但其作为一次电池,不可避免的会在使用过程中产生大量废旧电池,不当的处置会对环境造成严重的污染,危害人体健康。目前一些常用的电池回收方法存在污染严重、成本高等问题。为了更好的利用废旧锌锰电池,将其电极材料用作催化剂处理有机废水,实现资源化利用。将回收的正极材料用作催化剂与单过硫酸盐(PMS)构成高级氧化体系对有机废水进行降解处理;将回收的负
学位
有机涂层是应对腐蚀最为有效的防护策略之一,然而,在溶剂蒸发过程中涂层内部会残留大量微孔,这些微孔的存在使外部介质易渗透到金属基体中,从而降低抗蚀性能。近年来,独特片层结构的二维纳米材料具有优异的物理阻隔性能,既可以防止腐蚀介质的渗透,又可以填充有机涂层中的微孔、针孔等缺陷。另外,为了增强抗蚀性能,在涂层中加入导电高分子也是常用的有效方法。结合物理防腐和电化学防腐机理,本文将导电聚合物与二维纳米片进
学位
难熔高熵合金因优异的室温及高温力学性能而具有应用于高温结构部件的潜力,但其多含有V、Mo或W等易形成挥发性氧化物的元素而导致高温抗氧化性能差,这已成为其高温应用的关键限制因素。本文在Nb Mo Ta W难熔高熵合金表面制备了微弧氧化层,对涂层的形成过程进行研究,并分析涂层的生长机理。通过调控电解液浓度及电参数来优化微弧氧化工艺,探究其对涂层化学组成、微观结构和高温抗氧化性能的影响。将耐高温封闭涂料
学位
氧化物陶瓷通常采用热压烧结、热等静压烧结等传统制备方法合成,这些方法需要高温炉的辅助,且存在操作步骤多、耗时长、能耗大等局限性。电流控制快速烧结技术具有能耗低,操作设备简单的特点,其可以在短时间内实现陶瓷快速致密化烧结,在低温条件下实现电流快速烧结是陶瓷烧结领域备受关注的研究方向。本文以氧化镁(MgO)为代表的二元氧化物、以镁铝尖晶石(MgAl2O4)为代表的三元氧化物陶瓷为研究目标,研究烧结助剂
学位
混合电容器作为非对称电容器的一种,兼具了电池和超级电容的优点,具有高能量密度和高功率密度,通过匹配电池型电极和电容型电极,能够充分综合电池和超级电容器的优点,弥补了储能器件在电池和超级电容器之间的空缺。电极材料的研发被认为是提升储能器件性能的核心问题。MXene是一类新兴的需要深入研究的纳米材料。它具有可调的结构、大的比表面积、高的导电性、丰富的表面化学性质、亲水性和大的氧化还原活性位点。然而,M
学位
二维过渡金属硫化物(TMDs)具有优异的力学性能、良好的光学吸收和电子迁移率等特性,不仅弥补了石墨烯零带隙的缺点,而且还具有可调的带隙,因此成为了制备下一代高灵敏度、高响应、小体积、宽光谱光电探测器的理想材料。二维TMDs范德华异质结没有悬挂键且不受晶格失配影响,因此在下一代的功能性电子和光电器件领域表现出巨大潜力。本文重点研究了在蓝宝石衬底上利用化学气相沉积法生长出不同的过渡金属硫化物薄膜(Mo
学位
随着无线通讯技术的蓬勃发展,带来的电磁辐射对生态环境、人体健康以及军事武器装备产生了不容忽视的危害。研究表明,调控物质结构和进行杂原子掺杂是实现材料电磁参数调整的有效方法,其中,金属有机框架(MOFs)由于金属离子和有机配体的灵活性,其衍生的碳基复合材料不仅具有组成和结构易调控的优点,而且结构稳定性较好、合成方法简单、比表面积大。再者,其衍生的碳基复合材料实现了磁性粒子和介电组分的均匀分布,充分的
学位
共价有机框架(covalent organic framework,COFs)材料是一类新兴的有机晶体多孔材料,是通过拓扑结构预设制备的具有轻元素(如C、H、O、N、B等)的网状多孔结构,在催化、光电存储、电子元件、气体吸附、化学传感等多个领域都具有很好的应用价值。特别的是,通过对COFs结构进行功能化修饰,将其应用于荧光传感领域,较小分子荧光探针相比,具有较大的比表面积和孔隙率,更多的反应单元,
学位
在传统的机械制动传动系统如齿轮、滑动轴承和柴油机用钢活塞等的运行过程中,燃烧后会生成硫的氧化物,与水结合为硫酸蒸气从而产生含硫腐蚀气氛,且局部服役温度高达600℃,此时材料在高温、含硫苛刻工况下的耐磨性成为影响其使用的关键因素。本文选用铁基合金(Fe-25Mn-9Al-8Cr-1C)为研究对象,分别研究了 NiAl含量和Mo含量对其显微组织、力学性能、氧化性能和不同工况(干摩擦、含硫边界润滑、油润
学位
铋层状铁电陶瓷材料具有高居里温度、低介电损耗、良好的抗疲劳性和无环境污染等特点,因此在铁电存储器以及高温电容器领域有广阔的发展前景。目前研究表明通过掺杂改性的铋层状铁电陶瓷微观组织中伴随着异常大晶粒的出现,且在低频下有较大的介电常数,但是大晶粒对铋层状铁电陶瓷的巨介电常数的影响因素和巨介电响应的机制尚不清楚。本文以K0.5B4.5Ti4O15(KBT)陶瓷为基体,引入高低价离子改性KBT陶瓷,引入
学位