WO3-Au/Ag型电致变色器件的制备及性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:andrew2011
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电致变色材料因具有在外加电压下能够可逆改变光学属性的特点,被广泛应用于节能建筑智能窗、航天器热控系统、显示设备等方面。然而,传统电致变色材料受到材料自身氧化/还原态的限制,导致材料只能实现从单一有色态到透明态的转变,难以实现多色态的变化。贵金属纳米粒子具有表面等离子体共振性质,可以通过调控粒子尺寸实现颜色的变化。此外,电致变色器件的保色时间(记忆效应)越长,越能起到更好的节能作用。基于此,本文以可逆银基电致变色器件为研究对象,通过设计Au/Ag合金电极获得具有循环性能稳定的多色器件;为了提升器件的记忆效应,采用WO3做对电极,避免电解液中引入影响记忆效应的离子。在可逆银基器件中设计Au/Ag合金工作电极、WO3对电极,采用恒压法对器件的电致变色性能进行研究。该器件在光谱范围(400 nm-900 nm)内可以连续改变颜色;经过1000圈交替电压测试,器件的循环稳定性良好。由于Au/Ag合金粒子存在结构稳定、界面势能低的特性,可以为Ag沉积提供有利的成核位点,从而实现金属粒子规律的尺寸变化以及可逆的沉积/溶解。深入分析影响器件记忆效应的根本原因为电解液中Br-参与变色反应后生成Br3-,Br3-会在断电后主动与沉积Ag粒子发生置换反应,导致Ag层被破坏。通过退火处理制备不同结晶度WO3对电极后,当器件着色后进行断电处理,测得随着WO3结晶度的增大其自身可存储电荷减小,Br-为WO3提供电荷而发生的反应量减少,器件的记忆效应提升;采用恒电压法在Au/Ag合金预沉积不同时间Ag,预沉积Ag可以替代Br-为WO3提供电荷。通过记忆效应测试发现,随着Au/Ag合金上预沉积Ag量增加,断电后器件保留颜色的时间延长。通过对不同处理方式对器件记忆效应的影响进行机理分析,发现这两种办法均能降低变色过程中Br3-的生成量,可有效抑制断电后纳米Ag粒子的氧化,从而使器件的记忆性能得到有效提升。
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