五氧化二钒基离子存储电极薄膜的制备与性能研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文五氧化二钒基离子存储电极薄膜的制备与性能研究姓名：孔庆虎申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：陈文201105中文摘要电致变色器件，在“灵巧窗”、防炫目镜和信息显示等领域展现出广阔的应用前景。特别是近几年来，随着低碳经济的发展，透射型电致变色器件的研究和应用发展迅速。本文以当前研究的热点电致变色“灵巧窗”为研究对象，详细分析了透射型电致变色器件的结构和特点，提出将V205进行复合改性，并作为器件的离子存储层材料。在提高v205的离子存储能力的同时，改善其光学调制特性，为电致变色“灵巧窗”的应用提供理论和实验依据。

2、本文采用溶胶．凝胶技术制备出V205．Ti02复合离子存储电极薄膜。运用XRD、AFM、TG．DSC、FFIR、Raman、XPS、SEM与霍尔效应测试、循环伏安法、交流阻抗谱、计时电流响应、紫外一可见光透射与吸收谱等测试方法，对V205．Ti02复合薄膜的结构和性能进行了分析，并着重研究了Ti02复合和热处理对复合薄膜的结构形貌、化学计量、电学性能、锂离子注入性能以及光学性能的影响及其影响机制。实验确定了最佳的复合溶胶的水热制备工艺参数、复合摩尔比例和热处理工艺条件，并获得了高性能的离子存储电极薄膜。结果表明：V205一Ti02复合薄膜

3、为非晶态，并保持了V205的层状结构，Ti02以无定形的形式均匀分散于主体材料中，Ti02的复合导致V205的层间距有所减小，降低了其C轴方向的结构有序性；复合薄膜具有相对较小的颗粒尺寸和表面粗糙度；Ti02的复合导致薄膜中v205的非化学计量水平进一步提高，氧空位数量增多。相比纯V205凝胶薄膜，V205一Ti02复合薄膜具有更高的离子存储容量和稳定性，扩宽和提高了对可见光的透射范围和强度。V205．Ti02复合薄膜的阴极着色反应显著降低，透射率变化降至3％，并且在离子注入／脱出状态均获得相当高的可见光透过性能。通过对薄膜后期热处理工艺

4、参数的控制，薄膜的晶格结构、表面形貌与颗粒结构特征、氧空位缺陷以及能带结构均有了相应的变化，优化了V205一Ti02复合薄膜的电学、电化学以及光学性能。所制备的V205．(Ti02)o．2复合薄膜获得最佳的性能，能够应用于电致变色“灵巧窗”的离子存储层。关键词：溶胶．凝胶技术；五氧化二钒；凝胶薄膜；离子存储电极；热处理AbstrateElectrochromicdeviceshavebeenshowngreatprospectofapplicationin”smartwindows”，anti．glaremirrorsandinforma

5、tiondisplay．devices，etc．Especiallyinrecentyears，withthedevelopmentoflow—carboneconomies，theresearchand即plicationoftransmittingelectrochromicdeviceshavedevelopedrapidly．Withelecn-ochromic”smartwindows”astheresearchobject，thispaperhasanalyzedthestructuresandfeaturesoftransm

6、ittingelectrochromic+devicesindetail．WehaveproposedthatV205modifiedbycompositingwithtransitionmetaloxides，andusedastheionstoragelayerofdevices．ImprovingtheionstoragecapacityandopticalmodulmionofV205，inordertOprovideatheoreticalandexpermentalbasisfortheapplicationofelectro

7、chromic“smartwindows”．Inthispaper’V205一Ti02compositeionicstorageelectrodefilmsweresuccessfullypreparedbythemodifiedinorganicsol—gelroute．ThestructureandpropertiesoffilmswereinvestigatedusingXRD，AFM，TG—DSC，Fr瓜，Raman，XPS，SEMandHalleffectmeasurement，cyclicvoltammetry,electro

8、chemicalimpedancespectroscopy,chronoamperometryresponse，UV-vistransmissionandabsorptionspectrosc