电致变色材料通过低电压控制(通常<5V)可以实现颜色的可逆变化以及对光的透过、吸收与反射率的动态可调,从而能够有效地利用太阳能,是一类环保节能型材料,在智能窗、静态显示、汽车防眩目后视镜、电子纸以及其他节能领域具有广泛的应用前景。三氧化钨作为一种典型的无机电致变色材料,具有颜色对比度高、稳定性好和易于合成等优点。三氧化钨具有不同的同素异构体,其中六方相WO3由于具有利于离子传输的四边形和六边形的大通道,从而在电致变色领域具有独特的优势,但也存在着颜色变化单一、变色效率较低以及循环稳定性不佳等缺点。在本论文的研究工作中,作者采用纳米尺度控制、异类元素掺杂、界面调控以及结构复合等策略获得了一系列氧化钨基纳米结构电致变色材料与器件,主要包括WO3纳米棒/V2O5纳米点杂化阵列结构,实现了高变色效率的多色显示;具有快速变色响应的晶态/非晶态WO3核/壳纳米线阵列结构;具有优秀的循环稳定性的WO3/TiO2核壳纳米线异质结构;晶态WO3/Ti掺杂非晶态WO3核壳纳米线结构,并对其电致变色-储能双功能特性进行了研究。具体的研究内容与成果如下:1)目前关于氧化钨基多色彩无机电致变色纳米材料的研究很少。在本文第三章中,采用电沉积和溶剂热相结合的方法合成了 WO3纳米棒/V2O5纳米点复合阵列。结构表征结果显示,WO3纳米棒的直径从基部(80 nm)到尖端(30 nm)逐渐变细,而获得的V2O5点的平均直径(2.7 nm)小于V2O5的激子波尔半径(4.5 nm)。性能测试表明复合纳米棒阵列能够在橙黄色,黄绿色和黑色三种颜色之间转变,丰富了 WO3基复合材料的色彩领域。并且与单组分的WO3和V2O5材料相比,复合纳米棒阵列的透过率对比度、响应时间、着色效率以及循环稳定性都获得了明显提高。作者认为性能与反应动力学的增强可以归因于WO3纳米棒与V2O5纳米点之间的协同作用以及垂直定向的纳米阵列结构。2)WO3的结晶特征与匹配对电致变色性能的影响。在本文第四章中,基于不同结晶程度氧化钨复合的策略,结合磁控溅射和溶剂热法合理构造了晶态/非晶态三氧化钨核壳纳米线阵列。显微结构表征证明单晶六方相三氧化钨纳米核被非晶态三氧化钨纳米壳包裹。纳米壳的厚度可以通过溅射技术精确地调节,从而显著提高了核壳纳米线的性能。经过复合之后纳米线的着色时间由5.6 s加快到了 3.6 s,着色效率由52.1 cm2·C-1提升到了 83.6 cm2·C-1,并且其光学对比度与循环稳定性都有所提高。性能的增强主要是因为非晶态纳米壳和晶态纳米核的优势互补,以及它们之间的界面相互作用。3)基于具有能带匹配关系的过渡金属氧化物异质结构的性能增强机理。在本文第五章中,通过结合磁控溅射技术和溶剂热法合理构造了新颖的WO3/TiO2核壳纳米线异质结构。HRTEM表征显示出锐钛矿型TiO2壳与六方相WO3核之间形成了半共格界面。光吸收谱显示异质结构的吸收边发生了红移,X射线光电子能谱(XPS)检测到复合前后产生了明显的特征峰峰位移动,显示出核壳之间存在着界面交互作用。通过改变工艺参数探索了TiO2壳的厚度对核壳纳米线性能的影响。优化后WO3/TiO2核壳纳米线的着色效率是纯WO3纳米线的2倍,在可见光和近红外区域都显示出良好的光学对比度,经过3000圈循环后对比度保持率可达95.6%。4)在本文第六章中,利用溶剂热和磁控溅射技术成功制备了具有电致变色-储能双功能特性的晶态氧化钨/钛掺杂非晶态氧化钨核壳纳米线阵列结构。通过高分辨透射电子显微镜可以观察到晶态氧化钨纳米线表面均匀地包裹了一层非晶态钛掺杂氧化钨纳米壳。拉曼光谱分析结果表明钛掺杂有助于提高氧化钨薄膜的结晶温度,增强薄膜的非晶化程度,从而促进了离子传输并增强了循环可逆性。其中着色态核壳纳米线在可见光(633 nm)和近红外(1500 nm)透过率可低至5%和1%,透过率调控范围高达88.8%和90.0%;着色速度(着色时间:2.5 s)和着色效率(101.3 cm2·C-1)约为复合前的2.5倍。在能量存储方面,复合后比容量(32.2 mF/cm2)是复合前的1.4倍,并且经过2000次恒电流充放电其容量并没有明显的衰减,而且在充放电过程中材料颜色会随之发生改变,从而实现能量储存状态可视化,为发展智慧型节能储能材料与器件提供了可能。