镁—镍系电致变色薄膜的电化学制备及性能
电致变色是指特定材料在一定的电场或电压的作用下材料本身颜色或透光率发生可逆变化的现象。电致变色材料是一种新型功能材料，可逆的变色性能使其在信息、电子、能源、建筑以及国防等方面都有广泛的应用前景。根据电化学反应方式的不同，电致变色材料可分为阳极着色和阴极着色两类。NiO作为一种阳极致色材料具有着色效率高、可逆性好、响应时间短、寿命长、成本低等优点而引起了科技界的高度重视。
截至目前，电致变色薄膜最常用的制备方法有溅射、真空蒸镀、脉冲激光沉积、溶胶-凝胶技术、化学沉积等。然而，所有这些方法制备的薄膜都需要经过退火处理后才具有电致变色性能。本文在有机溶液中采用电化学沉积方法制备出无需退火既具有很好的电致变色性能NiO电致变色薄膜。
本文以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂、NiCl2为主盐、LiClO4为支持电解质、铜片和导电玻璃为基体，采用恒电位电沉积的方法制备NiO电致变色薄膜。实验过程中对溶剂脱水方法、电沉积电压等试验条件进行了研究，探索在此体系中电沉积的最佳条件，制备出电致变色性和附着性良好NiO薄膜；通过X射线衍射仪、扫描电镜、高分辨透射电镜和能谱仪等仪器对膜的成分与结构进行了分析；采用荧光光度计和紫外可见分光光度计对膜的透光性能进行了表征；通过循环伏安法和双电位阶跃法对膜的电化学稳定性及响应时间进行研究，并用自制的仪器对膜的循环寿命进行了测试评价。
结果表明，本实验制备的NiO电致变色薄膜显示出良好的电致变色性能，膜在550nm处的最高透光率为73％，相对透光率达90％；具有快的响应时间，着色态和消色态的转变时间分别为3s和5s；具有较高的着色效率，在550nm处的着色效率可达52.34cm2/C；具有优异的循环性能和寿命，循环使用次数可达到6000次。
在制备出电致变色性能良好的NiO薄膜的基础上，本论文对膜进行了Mg掺杂。以NiCl2、Mg(ClO4)2为主盐，LiClO4为支持电解质，铜片和导电玻璃为基体，采用恒电位电沉积实现了镁的掺杂。考察了温度、电沉积电压、络合剂种类及浓度等参数对试验的影响，对掺杂镁的薄膜进行了循环伏安、透光率、循环寿命等性能测试，并对薄膜的结构进行了分析和表征，获得了镁掺杂的最佳沉积条件。能谱分析表明，薄膜中的镁含量最高为24％(摩尔分数)。
本文对两种薄膜的结构和性能进行了比较，发现镁的掺杂对薄膜的电致变色性能没有明显的提高。因此，有关于镁及其他元素的掺杂对NiO薄膜光学性能的影响还有待于进一步的研究。
电致变色薄膜;真空蒸镀;脉冲激光沉积;溶胶-凝胶技术;电化学沉积;二甲基甲酰胺;导电玻璃
中国海洋大学
硕士
材料物理与化学
苏革
2009
中文
TB43
66
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）