【摘 要】
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WO3具有物理化学性质独特、研究广泛、成本低等特点,广泛应用于电/光致变色、光催化和气体传感等领域。WO3的着色电压低、无毒、着色记忆性能好等优点使其成为唯一进入产业化的电致变色材料。然而,现有的WO3薄膜及器件的电致变色性能仍存在诸多问题,改善其着色/褪色时间长、稳定性差的缺点对近一步发展优异性能的多功能电致变色材料具有关键意义。目前,通过对WO3自身纳米化和复合的方法是改善电致变色性能的有效手
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WO3具有物理化学性质独特、研究广泛、成本低等特点,广泛应用于电/光致变色、光催化和气体传感等领域。WO3的着色电压低、无毒、着色记忆性能好等优点使其成为唯一进入产业化的电致变色材料。然而,现有的WO3薄膜及器件的电致变色性能仍存在诸多问题,改善其着色/褪色时间长、稳定性差的缺点对近一步发展优异性能的多功能电致变色材料具有关键意义。目前,通过对WO3自身纳米化和复合的方法是改善电致变色性能的有效手段,构筑纳米复合材料可以缩短离子扩散路径,增大有效离子接触面积,进而达到提高电致变色性能的目的。氧化还原性能优异的多酸在电致变色领域表现出巨大的应用潜力,将WO3纳米粒子与多酸复合,可以改善WO3纳米粒子在电致变色性能方面的缺点。本论文通过选用不同种类性能的磷钨酸盐来修饰WO3纳米粒子,以此提高WO3纳米粒子的电致变色性能。采用层接层自组装法（Lb L）制备WO3/多酸复合膜,利用紫外-可见吸收光谱（UV-vis）、X射线光电能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、循环伏安法（CV）对复合薄膜的结构、形貌和电化学性能进行了表征,同时利用紫外-可见吸收光谱与电化学工作站联机对复合膜进行电致变色性能测试。研究内容如下:1、通过溶胶-凝胶法和层接层自组装法制备出经典Keggin型磷钨酸盐H3[α-PW12O40](PW12)与WO3纳米粒子复合的纳米复合膜,制备过程简单易操作,磷钨酸盐修饰的WO3纳米粒子表现出较大的接触面积,电致变色性能有所提高。然而在稳定性方面还不尽人意,这与选用的多酸种类与电解质有关。2、磷钨酸盐在H+基电解质中的电致变色性能优于在Li+基电解质中的电致变色性能,但是H+基电解质会破坏金属氧化物电极,不利于组装成电致变色器件进行实际应用。选取具有良好电化学活性的三种钒取代Dawson型磷钨酸盐α-K6+n[P2W18-nVnO62]·18H2O（n=1,2,3）(P2W17V、P2W16V2、P2W15V3)与WO3纳米粒子复合,对比三种钒取代修饰WO3纳米粒子复合膜在Li+基电解质的电致变色性能,三种复合膜稳定性均明显提高,由于P2W15V3包含三个V5+,更易吸引电子,因此[P2W15V3/PEI/WO3/PEI]20复合膜性能最好,并组装成了电致变色器件。3、选取带有大量负电荷的Preyssler型磷钨酸盐K12.5Na1.5[Na P5W30O110]·15H2O(P5W30)与WO3纳米粒子复合,对比复合膜在H+基和Li+基电解质中的电致变色性能,复合膜表现出在Li+基电解质中的电致变色性能提高,归因于磷钨酸盐与WO3纳米粒子的协同作用,提高了离子传输速率,最后成功组装成电致变色器件,实现由无色到蓝色再到无色的颜色转变。该工作可为WO3/多酸复合膜在电致变色领域的发展提供参考。
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