有机染料-层状氧化物插层复合材料的制备及光电化学性能研究

光电致变色器件是染料敏化太阳电池与电致变色器件结合制备的自驱动电致变色器件，是一种很好的光能调控节能装置，由于半导体与染料单分子层吸附量的有限性使其光电转换效率较低，电子与电致变色层迁移距离减慢了响应速度。针对以上问题，本项目提出基于层状氧化物与染料分子层间纳米层次复合来提高染料吸附量，同时利用层状氧化物的半导体和电致变色特性将两电极归一缩短迁移距离，并简化器件结构为：导电玻璃/有机染料-层状氧化物插层复合材料/电解液/Pt/导电玻璃。首先利用聚噻吩插层层状氧化物撑开层间距，然后利用染料分子与片层间的分子间作用力将Ru(Ⅱ)染料嵌入层状氧化物（V2O5、MoO3）层间制备纳米复合薄膜。研究有机染料、聚合物、层状氧化物三者之间的有效复合方法和相互作用规律,组装光电致变色器件研究并优化材料的光电化学性能，得到一种结构简单、无电源控制、光电致变色效率高、响应快、寿命长的太阳能控制的玻璃窗。

本项目以自供电光电致变色变色器件为研究背景，基于层状氧化物与光敏染料分子层间纳米层次复合来提高染料吸附量，同时利用层状氧化物的半导体和电致变色特性将两电极归一缩短迁移距离，并简化光电致变色器件结构为：导电玻璃/有机染料-层状氧化物插层复合材料/电解液/Pt/导电玻璃。首先结合溶胶-凝胶法和水热法合成了稳定的五氧化二钒基（(V1-xMx)2O5（M为Mo或W））复合溶胶，利用聚环氧乙烷（PEO）溶液插层层状氧化物（(V1-xMx)2O5（M为Mo或W）撑开层间距，然后利用染料分子与片层间的分子间作用力将太阳能敏化染料（D908）嵌入层状氧化物（(V1-xMx)2O5（M为Mo或W））层间制备复合溶胶。通过电化学沉积法在ITO导电玻璃上制备均匀透明的大面积多致变色复合薄膜。研究表明，染料D908和聚环氧乙烷PEO插层到层状氧化物（(V1-xMx)2O5（M为Mo或W）层间，并且三者之间存在一定的化学作用力，该复合薄膜具有良好的多致变色性能。以D908/PEO-(V1-xMx)2O5（M为Mo或W）为光电极和电致变色电极，采用电化学沉积法在ITO导电玻璃上制备透明的铂电极为对电极，以碘化锂的丙二醇碳酸酯溶液为电解液，组装光电致变色器件。在模拟太阳光电源的照射下（光强为100 W/cm2，时间为10 min），开路情况下，光电致变色器件从黄色变为绿色到深绿色。该器件可以实现无电源自供电电致变色，但器件的循环寿命较低，对其优化可以用于太阳能控制的玻璃窗。