基于V2O5薄膜的電致變色器件的研究.pdf

1、電致變色器件是由工作電極、電解質(zhì)、對(duì)電極疊加構(gòu)成的，在外加電壓的驅(qū)動(dòng)下顏色發(fā)生可逆變化。器件中的每層材料所起的作用不同，其中對(duì)電極，主要用來存儲(chǔ)和提供離子，因此要求具有足夠的電荷存儲(chǔ)量和優(yōu)良的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。
　　五氧化二釩(V2O5)具有層狀結(jié)構(gòu)，電荷存儲(chǔ)量高，常被應(yīng)用在各種儲(chǔ)能器件中。同時(shí)其在氧化還原狀態(tài)下透過率較高而且相差小，符合對(duì)電極材料在電致變色器件中的應(yīng)用要求。但是，研究發(fā)現(xiàn)，它的電荷循環(huán)穩(wěn)定性較差，這一因素限制了它

2、的實(shí)際應(yīng)用。我們主要通過摻雜的方法扭曲V2O5層狀結(jié)構(gòu)，使其具有更多自由的空間供離子嵌入和抽出，從而提高薄膜的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　實(shí)驗(yàn)中采用電沉積，旋涂和噴霧等濕化學(xué)方法制備薄膜，首先利用電沉積法制備錳(Mn)摻雜的V2O5薄膜，Mn離子在電壓的驅(qū)動(dòng)下嵌入V2O5結(jié)構(gòu)中。與傳統(tǒng)的濕化學(xué)方法相比，這種方法可以避免沉淀的產(chǎn)生，從而能夠得到勻平滑的復(fù)合薄膜，但Mn摻雜的V2O5薄膜在還原態(tài)具有顏色，會(huì)影響器件褪色態(tài)的透過率，而且電沉積在制

3、備大面積時(shí)存在局限性，所以選擇鈦(Ti)元素?fù)诫sV2O5結(jié)構(gòu)，解決上述光學(xué)透過率的問題，同時(shí)達(dá)到增強(qiáng)薄膜與基板的粘貼性，并且提高薄膜的電荷循環(huán)穩(wěn)定性。在制備混合溶液的過程中，加入乙酸作為穩(wěn)定劑，最終得到澄清混合溶液;采用操作簡(jiǎn)單，成本較低，適合大面積生產(chǎn)的噴霧法來制備均勻的Ti摻雜的V2O5薄膜。
　　分別利用沉積和旋涂的方法制備循環(huán)穩(wěn)定的普魯士藍(lán)(PB)和高透明的Ti摻雜氧化鈰(CeO2)薄膜作為對(duì)電極材料應(yīng)用在器件中。在使用濕

4、化學(xué)方法制備薄膜時(shí)，考慮溶液的濃度，成分，溶劑等各種因素對(duì)成膜性質(zhì)的影響，選擇合適的前驅(qū)體溶液制備變色材料薄膜，并通過調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)和改變實(shí)驗(yàn)流程來制備大面積均勻薄膜。
　　在上述的基礎(chǔ)上，利用多種對(duì)電極材料與工作電極三氧化鎢(WO3)薄膜組裝制備器件，并對(duì)器件的性質(zhì)進(jìn)行表征，主要通過光學(xué)性質(zhì)，著色效率，記憶效果和循環(huán)穩(wěn)定性分析上述器件的優(yōu)缺點(diǎn)，并探究影響電致變色性質(zhì)的因素。實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果可以為提高材料和器件的性質(zhì)提供了數(shù)據(jù)支持和參