锌掺杂氧化镍电致变色薄膜的制备及性能研究

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电致变色是指材料的光学性能(透射、反射和吸收等)通过在外加电场或电流的作用下产生稳定可逆变化的现象,在外观上表现为颜色及透明度的稳定可逆变化。可作为建筑智能玻璃、电致变色显示器和汽车无炫反光镜等电致变色器件的材料,展示了其十分诱人的应用前景。近年来,随着人们对节能、环保意识的增强,电致变色材料的研究更显得尤为重要。NiO是一种宽禁带(3.6~4.0eV)半导体材料,具有优良的气敏、热敏、催化和电致变色特性,在众多的电致变色材料中,NiO作为一种典型的阳极致色材料,具有较大的着色/漂白变色范围、良好的循环寿命、大容量的离子储存能力,原料丰富,价格适宜等优点,吸引了众多科研工作者的关注。本文以NiCl2为主盐、ZnCl2为掺杂剂、LiClO4为支持电解质、以N, N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用恒电位阴极电化学沉积法,以FTO导电玻璃为基底制备出Zn掺杂NiO电致变色薄膜。通过对不同掺杂浓度、沉积电压及沉积时间制备薄膜样品的性能的讨论,确定了薄膜制备的最佳工艺条件,并对优化工艺条件下薄膜的形貌、组成、结构以及电致变色性能(光学性能、电化学性能和寿命)进行了系统的表征和分析。结果表明:在室温下,当掺杂浓度Zn:Ni=1:8,沉积电位为3.5V,沉积时间为15min时,薄膜表现出最优的电致变色性能。Zn的掺入使得薄膜颗粒细化,增加了比表面积,增加了薄膜的透光率差值ΔT,在人眼最敏感处λ=560nm处可达88.63%;缩短了薄膜的着色与消色(分别为2.60s和2.46s);此时的着色效率η为36.82cm2·C-1
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