【摘 要】
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电致变色（Electrochromism,简称EC）是指材料在外加电压作用下,其透过率和颜色以可逆、稳定的方式发生变化。电致变色材料为各种智能窗户、多色显示器的发展提供了巨大可能,基于钒的氧化物具有多种变色行为,被认为是适合应用于电致变色器件的无机材料,其中研究最广泛的钒氧化物是V2O5,伴随着客体离子的嵌入/脱出,这种氧化物提供可逆的三色状态,但是,由于其低电导率、循环过程中显着的体积膨胀以及缓
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电致变色（Electrochromism,简称EC）是指材料在外加电压作用下,其透过率和颜色以可逆、稳定的方式发生变化。电致变色材料为各种智能窗户、多色显示器的发展提供了巨大可能,基于钒的氧化物具有多种变色行为,被认为是适合应用于电致变色器件的无机材料,其中研究最广泛的钒氧化物是V2O5,伴随着客体离子的嵌入/脱出,这种氧化物提供可逆的三色状态,但是,由于其低电导率、循环过程中显着的体积膨胀以及缓慢的反应动力学等特性,限制了本征态非结构化钒氧化物在电致变色领域的发展。本文以V2O5和NaCl为原料,通过溶解再结晶的方法合成了同时具有高循环稳定性和多颜色变化的NaV3O8·1.5H2O纳米纤维。在此基础上,以NaV3O8·1.5H2O纳米纤维为基底,在其表面和原位合成聚苯胺（PANI）,得到具有较大调制范围、响应速度快、具有多色显示等优异电致变色性能的NaV3O8·1.5H2O@PANI纳米复合材料,并分别对其电致变色性能进行研究,具体如下:（1）以V2O5为钒源,通过溶解再结晶的合成方法,制备出NaV3O8·1.5H2O纳米纤维,研究发现,将商用V2O5在1M NaCl溶液中加热搅拌48 h,制备的NaV3O8·1.5H2O纳米纤维具有高比表面积、结晶性好等优点。对不同时间NaV3O8·1.5H2O纳米纤维中间产物的形貌、物相等进行分析,可知48 h为最佳反应时间。NaV3O8·1.5H2O纳米纤维具有较好的电致变色性能,因具有较大比表面积,缩短Li离子和电子传输距离,因而具有较快的切换速度;由于Na离子插层具有良好的循环稳定性,具有经过1000次循环后调制范围仍具有高达原始透过率96%的光学对比度;另外NaV3O8·1.5H2O纳米纤维具有多种颜色变化,可在蓝色、黄色和橙红色之间可逆转换,适合可应用于电致变色显示器件。（2）PANI是一种导电性能良好,且具有特殊光电性质的导电高分子材料,在电致变色过程中呈现多种颜色变化,以NaV3O8·1.5H2O纳米纤维为基体,在NaV3O8·1.5H2O纳米纤维表面原位合成PANI,得到NaV3O8·1.5H2O@PANI复合材料。此外,通过改变NaV3O8·1.5H2O纳米纤维和PANI的比例,即可制备出具有不同电致变色性能的NaV3O8·1.5H2O@PANI复合材料。对纳米复合材料进行微观形貌、结构成分、电致变色性能进行了表征和分析,发现纳米复合材料中无机/有机材料相互协同作用,其最大调制范围为40%,另外得益于所制备纳米复合材料为核壳异质结构、聚苯胺大大提高纳米复合材料的导电性,NaV3O8·1.5H2O@PANI复合材料相比于NaV3O8·1.5H2O纳米纤维（调制范围为30%）具有更大的调制范围（40%）、更快的响应速度（着色时间为2.1s,褪色时间为3.7 s）以及更大的离子扩散系数（氧化/还原过程中Li+的扩散系数分别为3.45×10-10 cm2 s-1 和 2.49×10-10 cm2 s-1）。复合后的（基于 NaV3O8·1.5H2O）纳米材料同样具有较好循环稳定性,经过1000次循环后,仍具有30%的调制范围。
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