WO3/Cu-TiO2/NiO电致变色器件的构建及性能研究
如何有效利用能源与保护生态环境以实现碳达峰、碳中和目标是现代科技领域的重要课题，将高效、低功耗和环境友好的电致变色器件应用于智能窗为节能环保提供了新的解决方案。受限于电致变色材料的制备成本和性能，电致变色器件还未实现大规模商业化应用。WO3和NiO是电致变色器件中最典型的互补电致变色材料，本论文以基于WO3和NiO的电致变色薄膜和器件为主要研究对象，以提高其电致变色性能为目的。采用简单、低成本的方法制备薄膜，并通过优化制备时间和复合的手段改善薄膜的电致变色性能，在其基础上构建WO3-NiO电致变色器件、WO3/Cu-NiO电致变色器件、WO3/Cu-TiO2/NiO电致变色器件，主要研究内容如下： (1)采用水热法在FTO导电玻璃上制备WO3薄膜，通过调节水热时长(1h、2h、3h)优化其电致变色性能。通过XRD和SEM对WO3薄膜进行表征测试。通过电化学测试和光谱测试得到WO3薄膜的可逆性、光调制范围、响应时间和着色效率。结果表明，水热2h制备的WO3薄膜电致变色性能最佳。采用电沉积法在FTO导电玻璃上制备NiO薄膜，通过调节电沉积时长(30min、60min、90min)优化其电致变色性能。通过XRD、SEM和XPS对NiO薄膜进行表征测试。通过电化学测试和光谱测试得到NiO薄膜的可逆性、光调制范围、响应时间和着色效率。结果表明，电沉积60min制备的NiO薄膜电致变色性能最佳。以WO3薄膜和NiO薄膜作为互补电极构建WO3-NiO电致变色器件，通过电化学测试和光谱测试得到WO3-NiO电致变色器件的可逆性、光调制范围、响应时间和着色效率。结果表明，WO3-NiO电致变色器件具有较好的电致变色性能。 (2)采用电沉积法以水热时长2h的WO3薄膜为基底制备WO3/Cu复合薄膜，通过调节电沉积Cu的时长(10s、20s、30s)优化其电致变色性能。通过XRD、SEM、EDS和XPS对WO3/Cu复合薄膜进行表征测试。通过电化学测试和光谱测试得到WO3/Cu复合薄膜的可逆性、光调制范围、响应时间和着色效率。结果表明，WO3/Cu复合薄膜的电致变色性能优于WO3薄膜，其中电沉积20s制备的WO3/Cu复合薄膜电致变色性能最佳。以WO3/Cu复合薄膜和NiO薄膜作为互补电极构建WO3/Cu-NiO电致变色器件，通过电化学测试和光谱测试得到WO3/Cu-NiO电致变色器件的可逆性、光调制范围、响应时间和着色效率。结果表明，与WO3-NiO电致变色器件相比，WO3/Cu-NiO电致变色器件的各项性能均有明显提升。 (3)采用水热法在FTO导电玻璃上制备不同水热时长的TiO2薄膜，采用电沉积法以不同水热时长的TiO2薄膜为基底制备TiO2/NiO复合薄膜。通过XRD、SEM和XPS对TiO2/NiO复合薄膜进行表征测试。通过电化学测试和光谱测试得到TiO2/NiO复合薄膜的可逆性、光调制范围、响应时间和着色效率。结果表明，TiO2/NiO复合薄膜的电致变色性能优于NiO薄膜，其中TiO2(3h)/NiO复合薄膜的电致变色性能最佳。以WO3/Cu复合薄膜和TiO2/NiO复合薄膜作为互补电极构建WO3/Cu-TiO2/NiO电致变色器件，通过电化学测试和光谱测试得到WO3/Cu-TiO2/NiO电致变色器件的可逆性、光调制范围、响应时间和着色效率。结果表明，与WO3-NiO电致变色器件和WO3/Cu-NiO电致变色器件相比，WO3/Cu-TiO2/NiO电致变色器件的可逆性、光调制范围和着色效率有进一步的提升。
电致变色器件;复合薄膜;制备工艺;电致变色性能
长春理工大学
硕士
电子科学与技术
杨继凯
2022
中文
TB34
2023-02-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）