三氧化鎢納米樹薄膜的電致變色性能

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為評價三氧化鎢納米樹薄膜的電致變色性能，在1MLiClO4的碳酸丙烯醋(PC)溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安測試，掃描范圍為一0.5至1.0 V之間，掃描速度50 mV-1循環(huán)伏安曲線如圖4.4所示，當(dāng)正向掃描時，隨著電壓的增大，電流從負(fù)值升至最大值然后減至0，對應(yīng)于三氧化鎢薄膜的褪色過程。而當(dāng)電壓往負(fù)向掃描時，電流往負(fù)向升至最大值，對應(yīng)于三氧化鎢薄膜的著色過程。整個過程可用如下的電化學(xué)反應(yīng)表示:WO3+xLi++xe·<——>LixWO3。

嵌入(或脫出)的鋰離子的量可用循環(huán)伏安曲線的面積來估算，隨著熱處理溫度的升高，w03薄膜的鏗離子存儲能力下降。這是由于熱處理溫度的升高導(dǎo)致薄膜結(jié)晶性增強(qiáng)，且500“C熱處理后三氧化鎢發(fā)生了相轉(zhuǎn)變。從XRD中可以獲知晶胞參數(shù)的減小也導(dǎo)致了鋰離子通道變窄，限制其嵌入和脫出的能力。而發(fā)生相轉(zhuǎn)變后，六方結(jié)構(gòu)中的六角形和三角形鏗離子也不復(fù)存在，進(jìn)一步限制了鋰離子的嵌入和脫出。對三氧化鎢薄膜進(jìn)行計時電流法測試，電解液仍為1 M LiC10;的PC溶液，施加一方波電壓:-1.5 V 100s， +1.5 V 100s，并用紫外可見光譜儀測量三氧化鎢薄膜著色和褪色后在300-900nm波長范圍的反射光譜，如圖4.5所示。光譜中有兩個反射峰，分別位于420 nm(紫色)和500 nm(綠色)。從外觀上看，三氧化鎢薄膜在著色態(tài)呈深藍(lán)色，褪色態(tài)為綠色。三氧化鎢薄膜的電致變色性能在熱處理后得到了顯著提高，主要原因可能是增強(qiáng)了三氧化鎢薄膜在褪色態(tài)的反射率。水熱制備的三氧化鎢薄膜由于含有較多的氧缺陷和結(jié)合水，顏色較深，熱處理可以減少這些影響。而當(dāng)熱處理溫度上升到500℃后，三氧化鎢薄膜顏色對比發(fā)生了下降，這主要是由于相變導(dǎo)致的。相變使六方結(jié)構(gòu)三氧化鎢中的的鋰離子通道被破壞，使鋰離子的嵌入變得困難,這與循環(huán)伏安測試結(jié)果相一致。

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