基于低共熔溶剂的铜、镍电沉积电致变色器件
电致变色，即通过电化学反应对材料的光吸收现象进行可逆而持续的调节。由于这种特性，促进了许多应用的发展，包括防眩后视镜、变色显示器、电致变色服装、灵巧窗、智能卡和电子纸等。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，电致变色材料主要分为无机电致变色材料和有机电致变色材料两种。无机电致变色材料中较为典型的是过渡金属氧化物，包括氧化钨、氧化钼、氧化镍等。而有机电致变色材料主要有聚噻吩类及其衍生物、紫罗精、金属酞菁类化合物等，其中紫罗精被广泛研究。虽然这些材料有着良好的变色性能，但是普遍存在着难以制备、毒性高、价格高的问题。所以，寻找一种容易制备、成本低、绿色的材料至关重要。 金属是动态窗户的理想调光材料。因为金属有着高的消光系数，在20-30纳米的厚度下就可以达到高度不透明状态，这使得窗口具有良好的光学对比度。同时，许多金属在化学上是惰性的、光稳定性的和颜色中性的。而且价格便宜，在自然界中广泛存在。因此，金属是一种极具应用前景的电致变色材料。而金属电沉积相比其他的方法具备很多优点，包括成本低，沉积速度快，反应简单易控，颗粒大小和分布可调节性强等。然而在普通的水溶剂或者有机溶剂中，金属电沉积往往存在容易析氢、毒性高等问题。低共熔溶剂因为具有蒸气压低、容易得到且易于制备、高的溶解性、低毒可降解、电化学性能优异、反应产物分离简单等优点深受欢迎，在润滑、功能材料制备、电化学、有机合成、生物质催化转化等领域有广泛应用前景。同时低共熔溶剂由于具有电化学窗口较宽，没有氢脆现象，在电沉积中发挥着重要的作用。 本文是用氯化胆碱和乙二醇制备的低共熔溶剂为电解质，氯化亚铜或氯化镍溶液作为器件的电解质层，透明的ITO电极作为工作电极层，铜胶带与泡沫镍分别作为对电极，制备了电致变色器件。 本文研究表明，加入抗坏血酸，可以使一铜维持无色，从而使铜的器件有着较高的光学对比度。此外，在脉冲沉积法制备的Pt/ITO电极上，铜可以可逆地沉积和剥离。通过控制沉积铂的参数使其不影响器件的光学透明度,成功得到铜的器件。在人眼最敏感波长550nm处有最大着色效率83cm2?C-1，此时器件的工作电压为-0.4V。该器件耗电量低、造价低廉、结构简单。另外利用镍在ITO电极上的可逆电沉积行为制备了镍的电致变色器件。得出在550nm时镍的液态电致变色器件着色效率约为148cm2?C-1，而固态器件的着色效率为175cm2?C-1。
电致变色器件;制造工艺;铜沉积;镍沉积;低共熔溶剂
上海师范大学
硕士
物理化学
王荣
2020
中文
TN605
2020-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）