鎂—鎳系電致變色薄膜的電化學(xué)制備及性能.pdf

1、電致變色是指特定材料在一定的電場(chǎng)或電壓的作用下材料本身顏色或透光率發(fā)生可逆變化的現(xiàn)象。電致變色材料是一種新型功能材料，可逆的變色性能使其在信息、電子、能源、建筑以及國(guó)防等方面都有廣泛的應(yīng)用前景。根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)方式的不同，電致變色材料可分為陽(yáng)極著色和陰極著色兩類。NiO作為一種陽(yáng)極致色材料具有著色效率高、可逆性好、響應(yīng)時(shí)間短、壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)而引起了科技界的高度重視。 截至目前，電致變色薄膜最常用的制備方法有濺射、真空蒸鍍、脈

2、沖激光沉積、溶膠-凝膠技術(shù)、化學(xué)沉積等。然而，所有這些方法制備的薄膜都需要經(jīng)過退火處理后才具有電致變色性能。本文在有機(jī)溶液中采用電化學(xué)沉積方法制備出無(wú)需退火既具有很好的電致變色性能NiO電致變色薄膜。 本文以N,N-二甲基甲酰胺為溶劑、NiCl2為主鹽、LiClO4為支持電解質(zhì)、銅片和導(dǎo)電玻璃為基體，采用恒電位電沉積的方法制備NiO電致變色薄膜。實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)溶劑脫水方法、電沉積電壓等試驗(yàn)條件進(jìn)行了研究，探索在此體系中電沉積的最佳

3、條件，制備出電致變色性和附著性良好NiO薄膜；通過X射線衍射儀、掃描電鏡、高分辨透射電鏡和能譜儀等儀器對(duì)膜的成分與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；采用熒光光度計(jì)和紫外可見分光光度計(jì)對(duì)膜的透光性能進(jìn)行了表征；通過循環(huán)伏安法和雙電位階躍法對(duì)膜的電化學(xué)穩(wěn)定性及響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行研究，并用自制的儀器對(duì)膜的循環(huán)壽命進(jìn)行了測(cè)試評(píng)價(jià)。 結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)制備的NiO電致變色薄膜顯示出良好的電致變色性能，膜在550nm處的最高透光率為73％，相對(duì)透光率達(dá)90％；具有快

4、的響應(yīng)時(shí)間，著色態(tài)和消色態(tài)的轉(zhuǎn)變時(shí)間分別為3s和5s；具有較高的著色效率，在550nm處的著色效率可達(dá)52.34cm2/C；具有優(yōu)異的循環(huán)性能和壽命，循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)到6000次。 在制備出電致變色性能良好的NiO薄膜的基礎(chǔ)上，本論文對(duì)膜進(jìn)行了Mg摻雜。以NiCl2、Mg(ClO4)2為主鹽，LiClO4為支持電解質(zhì)，銅片和導(dǎo)電玻璃為基體，采用恒電位電沉積實(shí)現(xiàn)了鎂的摻雜?？疾炝藴囟取㈦姵练e電壓、絡(luò)合劑種類及濃度等參數(shù)對(duì)試驗(yàn)的影響