溶胶凝胶法制备NiO电致变色薄膜及其性能分析

《溶胶凝胶法制备NiO电致变色薄膜及其性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、-武汉理工大学硕士学位论文摘要电致变色薄膜材料在外电场作用下，能够调节其光学性能，是一种具有广阔应用前景的功能材料，它在大型显示器、无眩目反光镜、电致变色存储器件与智能窗等领域都有着广阔的应用前景。其中氧化镍薄膜是一种阳极致色材料，可以与WO3等阴极致色材料一起组成互补型电致变色器件。氧化镍薄膜不仅能够用作电致变色层，而且还可作为离子存储层使用。本论文采用溶胶-凝胶浸渍提拉法，以醋酸镍为前驱体，在ITO玻璃基板上成功制备了NiO薄膜和Al掺杂NiO薄膜。通过热分析、X射线衍射、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见-近红

2、外分光分度仪以及电化学工作站测试了薄膜的组成、形貌、透射光谱以及电化学性能。讨论了热处理制度对NiO薄膜组成结构、光学性能以及电致变色性能的影响，探讨了NiO薄膜的电致变色机理，并研究了Al掺杂对薄膜结构和性能的影响。主要研究成果如下：1.NiO薄膜较佳的热处理温度为300℃。热处理温度较低时，NiO以非晶态的形式存在，得到的薄膜比较疏松，孔隙较多，与基板的附着力差，薄膜容易脱落。随着热处理温度的升高，薄膜与基板的附着力变好，薄膜表面的晶粒逐渐长大，结构趋于致密，由于离子和电子在薄膜中的迁移受阻，使薄膜的电致变色性能下降。热

3、处理温度较高时，NiO薄膜将失去电致变色性能。2.NiO薄膜在电致变色过程中存在一个活化过程，NiO先生成Ni(OH)2，变色过程发生了Ni(OH)2向NiOOH的转变，颜色的产生是由于Ni2+被氧化成Ni3+。3.在NiO薄膜中引入元素Al，可以使α-Ni(OH)2在强碱性溶液中稳定存在，从而改善了薄膜的电致变色性能，同时Al的引入提高了薄膜在漂白态的透过率，改善了薄膜的光谱调制范围。膜层厚度增加也能改善薄膜的光谱调制范围。4.在不同温度下制备的Al掺杂NiO薄膜的褪色响应时间都较短（在2~4s范围内），而着色响应时间比较

4、长（都大于10s），褪色响应时间明显小于着色响应时间。随着Al的引入和热处理温度的升高，薄膜结构趋于致密，离子和电子在薄膜中的迁移受阻，薄膜的着/褪色响应时间都相应有所延长。Al掺杂NiO薄膜处于着色态时，断开电路，该薄膜并没有立即变为透明态，而是随着时间的延长缓慢褪色，表明该薄膜具有一定的记忆存储能力。关键词：NiO薄膜，电致变色，溶胶-凝胶法，掺杂I----万方数据----武汉理工大学硕士学位论文AbstractElectrochromic(EC)materialsbelongtothefamilyofchromogen

5、icsmaterialsandareopticallyactiveastheirtransmittance,absorptionandreflectancecanbecontrolledbyapplyinganexternalfield．Theyareoneoffunctionalmaterials，whichhaveverygoodapplicationfucture．Itcanbeusedwidelyinlarge-areadisplay，glare-freemirror，depositeddevicesandsmart

6、windows．Therepresentativeofanticathodematerialsisnickeloxidewhichisemployedasananodicelectrodeinconjunctionwithelectrochromictungstenoxideascolouringelectrode．Thenickeloxidefilmscanbeusesaselectrochromiclayerandionstoragelayerofelectrochromicdevice．Inthispaper，nick

7、eloxidethinfilmsandAldopedNiOfilmsweresuecessfullypreparedviasol-gelprocessanddip-coatingmethodsonITOglasssubstrates.TheeffectsofAldopantsonthestructureandpropertiesofNiOthinfilmswereinvestigatedtooptimizetheelectrochromicperformanceofthecoatings.Thecomposition，mic

8、rostructure，morphology，transmittancespectraandelectrochemicalpropertiesofNiOthinfilmswerecharacterizedbymeansofUv-Vis-nearinfraredspectra，X-raydi