溶膠-凝膠法制備NiO電致變色薄膜及其性能研究.pdf

1、電致變色薄膜材料在外電場(chǎng)作用下，能夠調(diào)節(jié)其光學(xué)性能，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的功能材料，它在大型顯示器、無(wú)眩目反光鏡、電致變色存儲(chǔ)器件與智能窗等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。其中氧化鎳薄膜是一種陽(yáng)極致色材料，可以與WO3等陰極致色材料一起組成互補(bǔ)型電致變色器件。氧化鎳薄膜不僅能夠用作電致變色層，而且還可作為離子存儲(chǔ)層使用。
　　本論文采用溶膠-凝膠浸漬提拉法，以醋酸鎳為前驅(qū)體，在ITO玻璃基板上成功制備了NiO薄膜和Al摻雜NiO薄膜。

2、通過(guò)熱分析、X射線衍射、掃描電鏡、傅里葉變換紅外光譜儀、紫外-可見(jiàn)-近紅外分光分度儀以及電化學(xué)工作站測(cè)試了薄膜的組成、形貌、透射光譜以及電化學(xué)性能。討論了熱處理制度對(duì)NiO薄膜組成結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能以及電致變色性能的影響，探討了NiO薄膜的電致變色機(jī)理，并研究了Al摻雜對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。主要研究成果如下：
　　1.NiO薄膜較佳的熱處理溫度為300℃。熱處理溫度較低時(shí)，NiO以非晶態(tài)的形式存在，得到的薄膜比較疏松，孔隙較多，與基

3、板的附著力差，薄膜容易脫落。隨著熱處理溫度的升高，薄膜與基板的附著力變好，薄膜表面的晶粒逐漸長(zhǎng)大，結(jié)構(gòu)趨于致密，由于離子和電子在薄膜中的遷移受阻，使薄膜的電致變色性能下降。熱處理溫度較高時(shí)，NiO薄膜將失去電致變色性能。
　　2.NiO薄膜在電致變色過(guò)程中存在一個(gè)活化過(guò)程，NiO先生成Ni(OH)2，變色過(guò)程發(fā)生了Ni(OH)2向NiOOH的轉(zhuǎn)變，顏色的產(chǎn)生是由于Ni2+被氧化成Ni3+。
　　3.在NiO薄膜中引入元素Al

4、，可以使α-Ni(OH)2在強(qiáng)堿性溶液中穩(wěn)定存在，從而改善了薄膜的電致變色性能，同時(shí)Al的引入提高了薄膜在漂白態(tài)的透過(guò)率，改善了薄膜的光譜調(diào)制范圍。膜層厚度增加也能改善薄膜的光譜調(diào)制范圍。
　　4.在不同溫度下制備的Al摻雜NiO薄膜的褪色響應(yīng)時(shí)間都較短（在2~4s范圍內(nèi)），而著色響應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)（都大于10s），褪色響應(yīng)時(shí)間明顯小于著色響應(yīng)時(shí)間。隨著Al的引入和熱處理溫度的升高，薄膜結(jié)構(gòu)趨于致密，離子和電子在薄膜中的遷移受阻，薄膜