氧化钨/导电氧化物纳米阵列复合膜制备及电致变色效应研究

基本信息
批准号:51802260
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:任洋
学科分类:
依托单位:西安理工大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:史永贵,李颖,刘晓琴,李力敏,周晓歌,隋官利
关键词:
导电氧化物纳米阵列电致变色氧化钨氧化还原反应局域表面等离子体共振
结项摘要

Tungsten oxide is an important electrochromic material, and its electrochromism depends on the valence change of tungsten. If the conductive oxide nano-array is embedded in tungsten oxide film, it is possible to introduce a localized surface plasmon resonance (LSPR) effect into valence change electrochromism. Therefore, the tungsten oxide film is endowed with some new optical modulation characteristics, such as the selective control of luminosity (visible light) and heat (near infrared light), which has a broader application prospect in the field of building energy conservation. In this project, we will prepare several conductive oxide nano-arrays such as In2O3:Sn(ITO), SnO2:F(FTO), etc by laser interference and photosensitive sol-gel method firstly, and then fabricate amorphous tungsten oxide films on these arrays by sol-gel method, obtained tungsten oxide film embedded with conductive oxide nano-arrays. Further, the correlation between the LSPR effect and the conductivity of the oxide, the diameter of the grid, the height of the grid, the distance of the grid will be investigated. The influence of LSPR effect on the electrochromic properties of the tungsten oxide will also be studied. Finally, we will reveal the light-heat selective control mechanism of these composite films. This study provides theoretical guidance for the microstructure design of materials and the modulation of complex electrochromic properties. It has important academic research value and practical significance.

氧化钨是一种重要的电致变色材料,其变色依赖于钨的变价过程。如果在氧化钨薄膜中引入导电性氧化物纳米阵列,有可能在变价变色的基础上引入局域表面等离子体共振(LSPR)效应,从而赋予氧化钨薄膜一些新的光学调制特性,如对光(可见光)与热(近红外光)的选择性调控,在建筑节能领域具有更加广阔的应用前景。本课题拟采用激光干涉结合感光溶胶凝胶法制备In2O3:Sn(ITO)、SnO2:F(FTO)等几种导电性氧化物纳米阵列,然后利用溶胶凝胶法在该阵列上制备非晶氧化钨薄膜,获得有导电性氧化物纳米阵列嵌入型的氧化钨复合薄膜。进一步研究该薄膜局域表面等离子共振效应的强弱与氧化物的导电性、格点直径、格点高度、格点间距的关联性,以及对氧化钨电致变色性能的影响,揭示这种复合氧化钨薄膜对光与热选择性调控机理。该研究为材料微观组织设计与电致变色性能调控提供理论指导,具有重要的学术研究价值和现实意义。

项目摘要

氧化钨是一种重要的电致变色材料,其变色依赖于钨的变价过程。在氧化钨薄膜中引入导电性氧化物纳米阵列,可在变价变色的基础上引入局域表面等离子体共振(LSPR)效应,从而赋予氧化钨薄膜一些新的光学调制特性,如对光(可见光)与热(近红外光)的选择性调控,在建筑节能领域具有更加广阔的应用前景。本项目采用激光干涉结合感光溶胶凝胶法制备铌掺杂二氧化钛(TNO)、氟铌共掺杂二氧化钛(TFNO)阵列,然后利用溶胶凝胶法在该阵列上制备非晶氧化钨薄膜,获得有导电性氧化物阵列嵌入型的氧化钨复合薄膜。研究这些阵列的透明、导电、LSPR电致变色特性与氧化还原反应电致变色特性,明确薄膜的电致变色特性与格点直径、格点高度、格点间距的关联性,以及LSPR电致变色效应与氧化还原反应电致变色效应的协同作用。揭示了这种复合薄膜对光与热选择性调控机理,构建了驱动电压与光谱调制频段模型。该研究为材料微观组织设计与电致变色性能调控提供理论指导,具有重要的科学意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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