2。1。2 仪器 6

2。2 实验操作 7

2。2。1 WO3薄膜的制备 7

2。2。2电解质溶液的制备 8

2。2。3水热法 9

2。2。4实验步骤 9

2。3 分析表征 10

2。3。1 X射线衍射(XRD)表征 10

2。3。2 扫描电镜(SEM)表征 10

2。3。4 循环伏安测试 11

2。3。5 恒电流充放电测试 11

3 结果与讨论 13

3。1 WO3薄膜的XRD图谱分析 13

3。2 WO3薄膜的SEM分析 14

3。2。1 反应在不同时间下薄膜的扫描电镜图分析 14

3。2。2 反应在不同温度下薄膜的扫描电镜图分析 14

3。2。3 反应在有晶种条件下薄膜的扫描电镜图分析 15

3。3 WO3薄膜的电化学测试分析 16

3。3。1 反应在不同条件下WO3电致变色薄膜的伏安特性曲线 16

3。3。2 反应在不同条件下WO3电致变色薄膜的恒流充放电曲线 19

3。4 WO3薄膜的透过率测试分析 23

4 结论 25

致谢 26

参考文献 27

1 绪论

1。1 WO3薄膜

1。1。1 WO3简介

三氧化钨作为一种过渡金属氧化物，被应用在很多领域，如气体传感器、光触媒、电致变色器件、汽车防眩后视镜、变色眼镜等。作为研究历史最久的一种阴极无机电致变色材料[7]，对比其他的无机金属氧化物，三氧化钨因其独特的物理化学性质而备受科学研究领域和应用领域的广泛重视。三氧化钨有非晶态和晶态两种类型，一般情况下我们所能获得和使用的三氧化钨是非晶态结构[3]，但是非晶三氧化钨薄膜在电致变色过程中无法承受离子嵌入脱出所引起的结构变化，且离子很容易陷入材料内降低薄膜的光调制范围，因此其循环稳定性较差。氧化钨不仅是一种n型的半导体材料, 它还是一种“d0”氧化物，这种双重身份使其同时具备诸多特点，是一种接近绝缘体的半导体。因为其独特的结构对电子的吸附性，使得钨可以发生价态的变化，从而产生带隙的相应变化，具有对光的吸收作用，在充放电的过程中，三氧化钨薄膜会发生从无色变成蓝色再变成无色的循环变化。而且因为三氧化钨这种物质具有生产成本低、易合成、低能耗、广视角、着色效率高、致色前后的色彩对比度强、使用寿命较长、稳定性能好等特点[27]，这些都使其成为电致变色领域的研究热点。论文网

1。1。2 WO3的结构

三氧化钨通常是无定形的，它虽然常以单斜、六方、非晶等多种形态存在，但其主要框架由氧化钨八面体首尾相连组成，理想状态下的三氧化钨结构图如图1。1所示[4]，在此结构中，中心是钨原子，周围包含了六个氧原子[7]。伴随着晶体型态以及反应条件的改变，八面体单元会发生一定程度的倾斜，旋转，扭曲等不同方式的畸变，同时随之而来产生的现象就是钨原子会偏离原来所处八面体晶型体心的位置[5,6]。一般情况下使用的或获得的三氧化钨为一种非晶态，为一种类钙钛矿结构，会缺失氧原子而产生空位，实际结构应为WO3-X，如图1。2[7]。伴随着氧空位的出现，微观结构及其性能会随之发生一定的改变，晶胞、键长、电子结构等受到一定程度的影响，导致电荷的分布、能隙甚至化学计量比等发生变化[8]。除此之外，在这种类钙钛矿结构氧空位空间骨架中，由钨原子和氧原子所构成的八面体包围所形成的空隙可以嵌入尺寸较小的阳离子[27]以形成钨青铜。这一过程不仅使导电性能提高，晶型的构型也发生了变化，对称性不断提高[9]。这些特殊性能使氧化钨具有催化，光学和电学性能。伴随着内部电子传递的钨氧化物和钨青铜的可逆转化会导致材料变色，达到对可透过光的调节。由于氧原子的缺失构成了一种网络结构，这种结构促进了其中阳离子的进出，改变原子的能级，发生钨原子在W + 5和W + 6之间的化合价的变化，带隙相应地变窄，从而产生吸收光的作用，三氧化钨薄膜的颜色在无色和蓝色之间发生循环变化[10]。 因此这种结构的三氧化钨结构具有较好的响应时间和对比度。