釩摻雜磷鎢酸的合成及其結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、雜多酸及其鹽類是一種新型的電致變色材料，對(duì)雜多酸及其鹽類研究較多的是其選擇性催化、光催化、光致變色等方面，而對(duì)其電致變色性能的研究較少，此種材料可以寫作“Polyoxometalate”，也可以簡(jiǎn)寫成“POM”。以H3PW12O40·xH2O為例，其結(jié)構(gòu)主要是Keggin結(jié)構(gòu)具有TD對(duì)稱性，它是由一個(gè)中間XO4(X=P，Si)四面體，周圍圍繞4個(gè)M3O10(M=W，Mo)八面體組成。
　　 磷鎢酸及其鹽類是雜多酸化合物中研究較多

2、的一個(gè)體系。磷鎢酸薄膜的制備工藝主要包括溶膠制備和薄膜涂覆兩大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。磷鎢酸的顆粒比較大，在多種有機(jī)溶液中可以分散為溶膠，常用的薄膜涂覆方法有旋轉(zhuǎn)涂覆法和浸漬提拉法等。磷鎢酸薄膜具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，在化工催化、電子、電化學(xué)等許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，由于其具有較強(qiáng)的氧化還原性，屬于布魯士酸，結(jié)構(gòu)中鎢原子的存在是其在電致變色薄膜領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)。
　　 本文主要研究?jī)?nèi)容是，以磷鎢酸為原料在乙醇溶劑中摻雜偏釩酸銨來(lái)提供釩源，采用水熱

3、法制備與磷鎢酸的混合溶膠，以ITO玻璃為基板采用旋涂法制備摻雜釩源的磷鎢酸薄膜。采用SEM、XRD、IR、TG、XPS、UV-Vis、AFM、交流阻抗譜、循環(huán)伏安法等多種測(cè)試手段對(duì)薄膜進(jìn)行測(cè)試，研究薄膜的電致變色性能，探討其電致變色機(jī)理。研究不同摻雜量，不同水熱溫度，不同熱處理溫度對(duì)薄膜性能的影響。找到最佳摻雜配比、最佳水熱溫度和最佳熱處理溫度，闡述其電致變色機(jī)理，通過(guò)循環(huán)伏安曲線測(cè)試顯示了該薄膜具有較強(qiáng)的儲(chǔ)電性能、較強(qiáng)的循環(huán)穩(wěn)定性和較

4、好的響應(yīng)時(shí)間。
　　 采用旋涂法制備的薄膜均勻致密，并且具有較高的平整度。通過(guò)對(duì)薄膜在250℃、350℃、450℃、550℃不同溫度下熱處理2 h，然后分別測(cè)試其XRD圖譜，得出薄膜在350℃熱處理下的薄膜衍射峰峰強(qiáng)較大，且沒有分解。SEM圖像顯示釩摻雜后所制備的薄膜與純磷鎢酸薄膜的相比，顆粒大小有較大差別，摻雜后的薄膜表面球形顆粒直徑約為0.5μm，而純的磷鎢酸薄膜的表面顆粒直徑約為3μm，顆粒的大小與薄膜性能有較大的影響。I

5、R光譜顯示，W-OC-W的振動(dòng)吸收峰向低波數(shù)方向發(fā)生了顯著偏移，表明摻雜后的V取代了晶格中的部分W原子而形成V-OX-W鍵。XPS結(jié)合能的變化表明，水熱前摻雜后的溶膠很可能發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，水熱后進(jìn)一步發(fā)生了晶格重組，從而進(jìn)一步證明了V-OC-W鍵存在的可能性。
　　 V的摻雜大大提高了薄膜的成膜性，增大了薄膜與基板的吸附能力，進(jìn)而大大提高了薄膜的電容量、循環(huán)穩(wěn)定性及致色效率，當(dāng)摻雜比nv：nw=3:10，水熱處理溫度為80℃

6、時(shí)，干凝膠薄膜電荷量的最大值可達(dá)120 mC/cm2，并且顯示出優(yōu)良的循環(huán)可逆性，響應(yīng)時(shí)間在6 s。該薄膜在400 nm附近處的光調(diào)制范圍△T可達(dá)到30％。
　　 當(dāng)摻雜比nv：nw=3:10，水熱處理溫度為120℃時(shí)，所制備的薄膜的電容量在90 mC/cm2，與80℃水熱的后制備的薄膜相比有所降低，但是薄膜的循環(huán)穩(wěn)定性有很大的提高，在0.05 V/s的掃描速率下，50次循環(huán)后薄膜的電容量基本不變，響應(yīng)時(shí)間在6 s。而160℃水