有機體系電沉積制備錳摻雜氧化鎳電致變色薄膜及性能研究.pdf

1、氧化鎳作為一種陽極電致變色材料，具有變色效率高、可逆性好、響應(yīng)時間短、壽命長、價格低廉等優(yōu)點，在信息、電子、建筑及國防等諸多領(lǐng)域都有著廣闊的發(fā)展前景，被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的陽極電致變色材料之一。所謂電致變色是指給材料施加一個電壓或加一電場，導(dǎo)致材料顏色發(fā)生穩(wěn)定的可逆性變化的現(xiàn)象。本論文概述了電致變色材料的研究發(fā)展背景和現(xiàn)狀、制備方法與特性、常用的測試手段、應(yīng)用領(lǐng)域、氧化鎳薄膜材料的電致變色機理。
　　氧化鎳電致變色薄膜離實際的大規(guī)

2、模應(yīng)用還有一定距離，要使其發(fā)展為大規(guī)模應(yīng)用的功能材料還需要諸多科研工作者的不斷探索與研究。目前，常采用優(yōu)化制備工藝參數(shù)和摻雜等手段來改善其電致變色性能。與其他制備氧化鎳電致變色薄膜常用的方法比較，電化學(xué)沉積法因其具有成膜均勻、設(shè)備簡單、易于大面積成膜等優(yōu)點而成為制備氧化鎳薄膜較為理想的工藝方法。但水體系電沉積方法難以實現(xiàn)摻雜或多種金屬的共沉積。因此，本文采用有機體系電化學(xué)沉積法制備錳摻雜氧化鎳電致變色薄膜，擬通過錳的摻雜來改善氧化鎳薄膜

3、的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善其電致變色性能。
　　實驗中采用 NiCl2作為主鹽，MnCl2作為摻雜劑，LiClO4作為支持電解質(zhì)，N, N-二甲基甲酰胺（DMF）為有機溶劑，F(xiàn)TO導(dǎo)電玻璃作為基底，在不同的工藝參數(shù)下制備錳摻雜氧化鎳薄膜。通過對比不同摻雜濃度、沉積電壓和沉積時間下制備的薄膜的結(jié)構(gòu)與性能，得到最佳的工藝參數(shù)。結(jié)果表明，在室溫下，當(dāng)溶液中錳與鎳的摩爾比為1:10、沉積電壓為3.5 V、沉積時間為15 min時，薄膜具有最佳的電致

4、變色性能。此條件下，薄膜在人眼最敏感的波長550 nm處的透光率差值△T達(dá)到了88.5％，光密度變化量△OD為1.000，消色/著色響應(yīng)時間分別為1.96/1.72 s，衡量電致變色反應(yīng)可逆性的R值為1.08，著色效率為44.55 mC·cm-2。通過XRD圖譜分析得到薄膜中NiO顆粒呈現(xiàn)非晶或多晶狀態(tài)。紫外可見吸收圖譜顯示錳摻雜降低了氧化鎳薄膜的禁帶寬度，增強了薄膜在近紫外區(qū)的吸收性能。在空氣中，錳摻雜氧化鎳薄膜具有良好的記憶存儲能力