基于氧化钨的电致变色性能优化及大面积制备

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本文采用简单的水热法、电泳沉积和光沉积等方法制备了WO3@Ti O2、Ag@WO3等复合电致变色材料,对其光学调制、着色效率、响应时间、循环稳定性等一系列电致变色性能进行了深入的探究。同时,为了解决大面积电致变色器件封装难,易漏液的问题,本文也对如何制备大面积固态电致变色器件展开了一定的探索与研究。本文具体内容如下:(1)Ti O2修饰WO3的电致变色性能研究我们采用水热法和电泳沉积法两步合成制备了WO3@Ti O2核壳结构复合材料,同时探索了不同的膜厚对于光学调制范围的影响,优化了WO3@Ti O2复合材料的膜厚。经过一系列电化学和电致变色性能测试表明,与纯WO3薄膜相比,WO3@Ti O2复合材料具有更大的比表面积,更多的活性位点,提供了更多通道进行锂离子的注入与抽出,减少锂离子的积累并加快扩散速率,从而使得WO3@Ti O2电致变色器件比WO3薄膜工作电极具有更大的光学调制范围(55%),更快的响应时间(着色8.9s,褪色4.0s)以及更为优异的循环稳定性能。(2)纳米Ag对WO3薄膜电致变色性能影响我们采用上一章中介绍的水热法和电泳沉积法制备好WO3纳米材料后,通过一种简单且经济高效的光沉积法,在WO3薄膜上沉积一层纳米Ag颗粒。以WO3电致变色器件作为对比实验,结果表明Ag@WO3具有更大的光调制范围(58%)、更快的响应时间(着色12.0s,褪色4.0s)以及更为优异的电化学和循环稳定性能。说明纳米Ag颗粒的负载可以减少阻抗,从而提高离子的传输速率,使得器件的电致变色性能以及电化学活性得到改善。(3)利用丝网印刷制备大面积图案化WO3固态电致变色器件的研究我们尝试采用丝网印刷方法将氧化钨浆料印刷到ITO/FTO基底上,以实现大面积、图案化的效果。采用WO3变色层和固态电解质导电层逐层印刷到ITO/FTO基底上,确保变色层与导电层完全重合,在基底空白区域刮涂上透明胶黏剂进行封装,可以有效解决传统液态电解质易漏液。该制备方法工艺简单、成本低廉,为工业化生产大面积固态电致变色器件提供了一种可能的制备方法。
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