钴掺杂氧化镍电致变色薄膜的电化学制备及性能

王景

中国海洋大学

摘要：

电致变色是指材料的光学性能(透射、反射和吸收等)在外加电场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。电致变色材料是一种新型功能材料,可用于制作智能窗、显示器件和无炫反光镜等,在信息、电子、能源、建筑以及国防等方面有广泛的应用前景,已成为科学家们研究的热门领域之一。
NiO薄膜是一种典型的阳极致色材料(在低价还原状态下消色,在高价氧化状态下着色的电致变色材料),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,吸引了众多研究者的关注。为了进一步提高NiO的电致变色性能,优化工艺参数和掺杂是两种主要的手段。
本文采用恒电位阴极电化学沉积法,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,NiCl2为主盐,COCl2为掺杂剂,LiClO4为支持电解质,以FTO导电玻璃为基底制备出Co掺杂NiO电致变色薄膜。确定了薄膜制备的最佳工艺条件,并对薄膜的形貌、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,Co掺杂NiO薄膜制备的最佳工艺条件为Co的浓度(即COCl2的浓度)为0.0029 mol/L,沉积电位为2.5 V,沉积时间为10 min,室温,以镍片为对电极,其中前三个因素是影响实验结果的主要因素。薄膜的Co/Ni摩尔比为0.16/1,Co元素取代部分Ni元素形成Nix-yCoyO化合物。与未掺杂的NiO薄膜相比,Co的掺入对薄膜的晶粒大小无影响,但对颗粒有细化效应;增加了薄膜的透光率差值(最高达到了76.3％);提高了薄膜变色反应的可逆性和着色效率;缩短了薄膜变色响应时间(着色/消色时间各1s左右)。然而,Co掺杂NiO薄膜的循环寿命较差,虽然在空气中记忆存储能力较好,但在碱液中较差。

关键词：钴掺杂;氧化镍薄膜;电化学沉积法;电致变色材料;光学性能

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：材料学

导师姓名：苏革

学位年度：2011

语种：中文

分类号：TN304.055;TQ138.13

页数：71

在线出版日期：2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）