多金属氧酸盐复合膜材料的制备及电致变色-储能性能调控

来源 :吉林化工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zj2008263
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电致变色-储能器件(EESD)在智能窗、可穿戴设备以及柔性显示器等领域具有极高应用价值,但是很多电致变色储能(EES)电极材料存在着颜色变化单一、着色效率和能量密度低以及循环稳定性差等缺陷,这些问题成为EESD大规模生产和应用的瓶颈。优选具有独特微观结构和电化学性能的EES材料构筑复合材料,可以产生协同作用,避免单一材料的性能缺陷,有效改善材料的性能,并赋予材料独特的性质。多金属氧酸盐(多酸,POMs)是一类前过渡金属氧簇合物,具有丰富多样的结构和性质,易于裁剪和调控以发挥特定功能,这些特性使其成为一种理想的阴极电致变色材料和赝电容材料。本文选择Dawson结构多酸,采用水热合成和层接层自组装(Lb L)相结合的方法,在Ti O2纳米线(Ti O2 NW)基底上构筑了两种具有独特三维结构的多酸基EES纳米复合膜,并利用所制备的复合膜组装了EESD。具体内容如下:1.选取单缺位Dawson型多酸α-K10P2W17O61·n H2O和过渡金属配合物[FeII(phen)3](Cl O4)2构筑了多颜色调变的EES复合膜NW/P2W17/Fe(phen)3。复合膜具有三维纳米棒结构,与紧密堆积结构的P2W17/Fe(phen)3薄膜相比,NW/P2W17/Fe(phen)3具有更大的光反差(34.3%,600 nm)、更高的着色效率(194.5 cm~2C-1,600 nm)和面积电容值(9 m F cm-2,电流密度0.2 m A cm-2)。在充放电过程中,NW/P2W17/Fe(phen)3薄膜实现了从橙红色到浅蓝紫色、再到深蓝紫色的多颜色可逆调变。利用循环伏安法测试复合膜稳定性,扫描200圈后保留了92.4%。2.选取Ni单取代Dawson型多酸α-K8[P2W17O61Ni(H2O)]·n H2O与二维过渡金属碳化物Ti3C2Tx构筑了可见-近红外双波段调控的EES复合膜NW/P2W17Ni/Ti3C2Tx。该复合膜具有三维孔洞结构,在可见光区和近红外区的光反差分别为9.3%(650 nm)和8.5%(1054 nm)。电压窗口为1.4 V时,面积电容值高达18.3 m F cm-2,远大于单纯的P2W17Ni(2.6 m F cm-2)或Ti3C2Tx(2.4m F cm-2)薄膜。复合膜在充放电过程中显示出由墨绿色到深蓝色的可逆转变。且在±0.5 V的电压范围内,循环充放电测试1000圈后保持率为100%。3.利用制备的膜材料作为负极,空白FTO导电玻璃作为正极,组装EESD。NW/P2W17/Fe(phen)3 EESD在充放电过程中颜色在橙红、浅蓝紫和深蓝紫色之间发生可逆变化;NW/P2W17Ni/Ti3C2Tx EESD在可见区和近红外区均具有一定的调节能力,在充放电过程中颜色在墨绿和深蓝色之间发生可逆变化。两种器件放电时均可点亮一个LED小灯泡,实现了储能状态可视化。
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