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电致变色器件在外加电场下可通过可逆的颜色变化调节其光学性质(反射率、透射率和吸收率)。本论文中主要研究了多种WO3和MoO3电致变色薄膜的制备方法,并对其形貌和结构进行表征和分析。电致变色测试结果表明这些薄膜均可表现出优良的电致变色性能。我们将所制备的电致变色薄膜组装成电致变色器件,并对其性能进行评估,更进一步在此基础上,对电致变色器件进行集成扩展,获得创新型多功能电致变色体系。本论文中的主要研究成果可归纳如下: 创新性地采用电活化的 FTO导电玻璃作为基底,通过快速简单的液相反应获得厚度仅为100 nm左右的WO3·2H2O薄膜。由于WO3·2H2O薄膜具有特殊的层状结构,且其直接生长与基底接触牢固,因而表现出了快速的着色/褪色响应速率(着色时间3.2秒,褪色时间1.2秒)、良好的电致变色循环稳定性、宽泛的光学调制范围(53.8%)以及超高的着色效率(107.8 cm2·C-1)。由WO3·2H2O薄膜组装得到的面积为5 cm×5 cm的固态电致变色器件也展现了较高的透射率对比以及可逆的颜色变化。 以上述WO3·2H2O薄膜为材料基础,我们设计了采用染料敏化太阳能电池驱动的具有节能和储能功能的电致变色集成体系。一种是由染料敏化太阳能电池驱动的电致变色智能窗,其透射率调制范围为65%~91%,且电致变色响应快速,着色效率高达47.6 cm2·C-1。这种染料敏化太阳能电池驱动的电致变色智能窗可选择性吸收和反射室外太阳光和热量,减少建筑物的能耗,同时获得舒适的视觉效果。通过将电致变色器件变为对称的超级电容器,即可获得多功能电致变色-储能体系,其表现出了较大的面积电容(0.022 F·cm-2)以及明显的着色/褪色透射率对比度。 通过有机插层剥离得到尺寸仅为5 nm的MoO3纳米片,通过过滤成膜后,转移至 ITO/PET基底上,获得柔性的 MoO3及 MoO3/GO薄膜。电致变色测试结果表明MoO3/GO薄膜由于GO的加入导电率大大提高,因而表现出比MoO3薄膜更高的电流密度及更快的电致变色响应速率,其透射率调制范围也是MoO3薄膜的两倍多,着色效率也从MoO3薄膜的68.2 cm2·C-1提高到了76.8 cm2·C-1。 采用一步电沉积法在ITO/PET基底上分别制得柔性的聚苯胺/MoO3、聚苯胺/WO3以及聚苯胺薄膜。电致变色性能测试复合薄膜具备更宽的光学调制范围、更快的响应速率以及更好的循环稳定性,尤其是MoO3/聚苯胺薄膜,其特殊的网状多孔结构使其电致变色性能表现更为优异。超电容性能与电致变色性能结果一致,也是聚苯胺/MoO3薄膜具备最大面积电容(7 mF·cm-2)以及高电容保持量(>85%)。采用聚苯胺/MoO3薄膜组装的串联可变色超级电容器通过放电可点亮一个二极管。