电控节能窗体系中电致变色机理的原位同步辐射研究

高效电控节能窗的研制在节能减排和基础科学领域具有重大的应用和科学价值。电控节能窗又称为灵巧窗,它是基于电致变色的原理，涉及到薄膜、异质结多层膜体系中离子传输、电荷转移及能级间电子跃迁等多种物理化学过程。虽然以往有大量的关于电致变色的研究，但是其中的变色机理尚未完全查明。因此，本项目将以具有电致变色效应的透明薄膜和多层膜异质结为主要的材料研究体系，依托上海光源硬X射线微聚焦及应用光束线站在原位分析样品组分、化学特性、物质结构及其二维分布等方面的独特优势，开展材料中离子脱嵌改变元素价态、化学键几何构型及电子结构信息的原位同步辐射研究，揭示电致变色薄膜材料及节能窗器件中的变色机理。预期的结果将为高性能电控节能窗的制备提供理论指导和实验依据。

通过离子的运动实现材料性能的调控近年来受到关注并逐渐成为研究热点，由于离子嵌入脱出导致的变色和能量存储即是其中重要的基础与应用研究的内容。所涉及的关键科学问题主要是离子脱嵌对元素价态、化学键价以及电子结构的影响机理。而对于后者的研究，同步辐射X射线吸收技术是公认的有力手段。本项目正是在上述背景提出的。在项目的资助下，经过与上海光源线站研究人员的共同努力，建立了电化学工作站与同步辐射X射线探测相结合的原位实时监测装置，对几种离子导电材料体系开展了离子输运与存储相关机理的研究。揭示了材料的结晶状态、晶粒大小、组分分布等微观特性对宏观性能的影响规律，为提高电致变色及锂离子电池等器件的性能提供了解决方案。同时发表文章8篇，其中SCI英文文章7篇，中文重要期刊文章1篇，申请专利2项。