Sol—gel法氧化鎳薄膜的制備和性能的研究.pdf

1、電致變色薄膜材料因具有光電性能并且是連續(xù)可逆的，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的功能材料，它在大型顯示，光開關(guān)，無眩反光鏡，電致變色儲(chǔ)存器件與建筑窗玻璃，電致變色靈巧窗上都有廣闊的應(yīng)用前景。其中氧化鎳薄膜是陽極致色材料，可以與W03等陰極致色材料一起組成互補(bǔ)電變色器件。氧化鎳薄膜不僅能夠用作電致變色膜，而且還可作為電色器件的離子存貯電極。 本論文以醋酸鎳為前驅(qū)物，采用溶膠一凝膠浸漬提拉法在ITO基板上制備氧化鎳薄膜，討論了溶膠濃度、添加

2、劑、溶膠陳化時(shí)間和鍍膜層數(shù)對薄膜質(zhì)量的影響。通過紫外一可見分光光度計(jì)，掃描電子顯微鏡，X射線衍射分析等測試分析，討論了工藝參數(shù)對氧化鎳薄膜電致變色性能和結(jié)構(gòu)的影響，研究了電致變色過程中光學(xué)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的變化。初步的探討了氧化鎳薄膜的變色機(jī)理，薄膜的著色/漂白過程從顏色上表現(xiàn)為深淺程度不同的棕黑色和透明之間的轉(zhuǎn)化，實(shí)際上就是Ni<'3+>/Ni<'2+>之間的相互轉(zhuǎn)化。X光電子能譜表征了薄膜初始態(tài)、著色態(tài)和漂白態(tài)中Ni<'2+>和Ni<'3

3、+>峰值高低變化，進(jìn)一步驗(yàn)證了Ni<'2+>/Ni<'3+>之間的相互轉(zhuǎn)化。 通過對制備的氧化鎳薄膜著色/漂白態(tài)透過率光譜的比較，以及計(jì)算光密度大小，測量薄膜電化學(xué)循環(huán)過程中的伏安曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本論文中所制備的薄膜擁有良好的電致變色特性。它與溶膠濃度的關(guān)系不大。在250℃處理2h的薄膜是NiO的非晶態(tài)，開始結(jié)晶的溫度處于250到300℃之間；非晶態(tài)的氧化鎳薄膜比晶態(tài)的薄膜有更好的變色效果。某些試樣在可見光波長范圍內(nèi)，樣品著

4、色態(tài)和漂白態(tài)透過率差值達(dá)到將近50％。提高熱處理溫度和增加保溫時(shí)間都會(huì)使薄膜的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，最終使薄膜的電致變色特性變差。隨著鍍膜層數(shù)的增加，薄膜樣品對離子的存儲(chǔ)能力增強(qiáng)，電致變色特性加強(qiáng)。1mol/L的KOH溶液可以使氧化鎳薄膜獲得更好的電致變色性能。隨著電解質(zhì)溶液濃度的增加，樣品的著色態(tài)的透過率越低，即薄膜的電致變色性能越好。 電化學(xué)循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)表明，氧化鎳薄膜電化學(xué)活性程度比較好，熱處理會(huì)削弱薄膜的電致變色特性。薄膜的變色