【摘 要】
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具有电致变色效应的材料在节能环保领域具有极高的市场潜力。电致变色材料包括无机材料和有机材料两大类。目前受到较多关注的有机电致变色材料如导电聚苯胺电致变色材料,其电致变色性能还不够理想。本论文采用电化学循环伏安法,在不同酸掺杂的溶液里制备了单一的聚苯胺电致变色薄膜,在此基础上用电化学恒电压法制备了聚苯胺/铁氰化镍薄膜和聚苯胺/铁氰化铜两种复合薄膜,并利用上述薄膜组装成电致变色器件,探究了薄膜制备工艺
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具有电致变色效应的材料在节能环保领域具有极高的市场潜力。电致变色材料包括无机材料和有机材料两大类。目前受到较多关注的有机电致变色材料如导电聚苯胺电致变色材料,其电致变色性能还不够理想。本论文采用电化学循环伏安法,在不同酸掺杂的溶液里制备了单一的聚苯胺电致变色薄膜,在此基础上用电化学恒电压法制备了聚苯胺/铁氰化镍薄膜和聚苯胺/铁氰化铜两种复合薄膜,并利用上述薄膜组装成电致变色器件,探究了薄膜制备工艺条件如掺酸种类、溶液浓度和聚合时间对薄膜和器件电致变色性能的影响。具体的研究结果如下:（1）利用循环伏安法在FTO导电玻璃基底上制备了聚苯胺电致变色薄膜并组装电致变色器件,主要研究了不同掺杂酸对聚苯胺薄膜形貌结构和电致变色性能的影响。结果表明:以复合酸掺杂条件下所制备的聚苯胺薄膜呈有网格状的纤维组织排列。选择硫酸、柠檬酸复合掺杂生成的聚苯胺薄膜在643 nm光波长处,光调制幅度达到65.4%。薄膜着色时间为6.3 s,着色效率为168.4 cm~2·C-1。利用该薄膜组装成的电致变色器件在光波长645 nm处,光调制幅度达到33.7%,器件的着色时间为12.3 s,褪色时间为21.4 s。（2）通过电化学恒压法在FTO导电玻璃基底上制备了聚苯胺/铁氰化镍电致变色复合薄膜,研究了不同苯胺浓度和聚合时间下聚苯胺/铁氰化镍薄膜的电致变色性能,并组装了聚苯胺/铁氰化铜薄膜电致变色器件。结果表明:聚苯胺/铁氰化镍薄膜主要形貌特征为颗粒组成的显微组织。颗粒的大小、孔隙分布与聚合时间和溶液中苯胺浓度有关。在聚合时间为300 s,苯胺浓度为0.065 mol·L-1条件下所生成的复合薄膜电致变色性能较好,其最大光调制幅度为72.1%,着色时间为3.2 s,褪色时间为10.3 s,着色效率达到348.2 cm~2·C-1。性能优于单一的聚苯胺薄膜。利用聚苯胺/铁氰化镍复合薄膜组装成的电致变色器件的光调制幅度在702 nm光波长处达到48.5%,着色时间为10.1 s,褪色时间为17.1 s。（3）通过电化学恒压法在FTO导电玻璃基底上制备了聚苯胺/铁氰化铜电致变色复合薄膜,并用该薄膜组装了电致变色器件。探究了电化学反应中聚合电压的大小对复合薄膜结构、电化学、电致变色特性的影响。结果表明:聚苯胺/铁氰化铜复合薄膜形貌与聚合电压有关,当聚合电压为较低的0.8 V时,薄膜为块状组织结构;当聚合电压为1 V或1.2 V时,薄膜由颗粒组成,且具有一定的孔隙率。对于1.2 V聚合电压制备的复合薄膜,在721 nm光波长处时,光调制幅度达到66.7%,其着色时间为4.8 s,褪色时间为8.1 s,着色效率为255.1cm~2·C-1。利用聚苯胺/铁氰化铜复合薄膜组装成的电致变色器件在波长690.5 nm处,光调制幅度达到43.1%;器件着色时间为16.1 s,褪色时间为27.1 s。
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