探索三氧化鎢的變色性能 1/3

三氧化鎢的電致變色性能（electrochromism）是指特定材料在一定的電場(chǎng)或電壓作用下，材料本身顏色或透光率發(fā)生可逆變化的現(xiàn)象。WO3是典型的陰極電致變色材料，特別是非晶態(tài)WO3薄膜因具有著色效率高、可逆性好、響應(yīng)時(shí)間短、壽命長(zhǎng)、成本低、著色和褪色時(shí)的光學(xué)變化范圍較寬等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有發(fā)展前景的電致變色材料之一。WO3的電致變色過(guò)程一般可用下式表示：WO3(transparent)+x(M++e-)←→MxW6+(1-x)W5+ xO3(blue)。這里的M+=H+、Li+、Na+，0＜x≤1，e-是電子。當(dāng)電子和離子注入透明的WO3薄膜中，薄膜顯藍(lán)色，當(dāng)離子和電子被抽出時(shí)，膜變回原來(lái)透明狀態(tài)。這是由于有部分+6價(jià)的W6+被還原成+5價(jià)的W5+而生成鎢青銅MxWO3的緣故。有關(guān)WO3的電致變色性能的主要研究對(duì)象是WO3薄膜。

通過(guò)循環(huán)伏安法繪制光學(xué)透過(guò)率調(diào)制曲線，可得薄膜材料在Li電解質(zhì)溶液中發(fā)生可逆的著色與漂白。相同掃描條件下，介孔薄膜的著色相應(yīng)比無(wú)模板薄膜迅速，且其本身漂白比著色快，可得電致變色是基于離子的注入與抽出，而納米介孔機(jī)構(gòu)縮短了離子擴(kuò)散的路徑，從而提高響應(yīng)速度。通過(guò)真空鍍膜的方法制備均勻致密的納米Ag薄膜，然后在其上通過(guò)電化學(xué)方法沉積一層WO3，制備出納米Ag/WO3復(fù)合膜。該膜在電解質(zhì)溶液中施加不同電壓時(shí)的紫外-可見(jiàn)吸收光譜顯示：在電壓為0.8V時(shí)膜為無(wú)色，隨著電位逐漸減小，膜從脫雜態(tài)轉(zhuǎn)為摻雜態(tài)，電位減至-1.0V時(shí)其顏色變?yōu)樯钏{(lán)色，電壓增至0.8V，顏色可逆變?yōu)闊o(wú)色。另外對(duì)比WO3膜，復(fù)合膜的響應(yīng)時(shí)間更短，光學(xué)對(duì)比度更大，穩(wěn)定性更好。通過(guò)脈沖噴霧熱解法以鎢酸銨為前驅(qū)物制得WO3纖維組成的薄膜，并用循環(huán)伏安法來(lái)測(cè)試分析其電致變色性能。結(jié)果表明由于樣品獨(dú)特的纖維狀微結(jié)構(gòu)使其具有更高的變色率和褪色率，這一點(diǎn)對(duì)電致變色器件的應(yīng)用與發(fā)展非常重要。

利用控制前驅(qū)物WCl6的水解，生成WO3微晶，使其對(duì)TiO2納米管層進(jìn)行修飾，并對(duì)制得的樣品進(jìn)行測(cè)試。對(duì)樣品、純TiO2納米管和經(jīng)450℃退火后樣品在不同電壓下的反射光譜進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)樣品的著色與褪色時(shí)間分別是3.6s和2.8s。這是三組試樣中響應(yīng)時(shí)間最短的。這說(shuō)明修飾在TiO2納米管上的WO3微晶有著顯著的電致變色性能。

此外，有關(guān)WO3納米棒電致變色的研究也有報(bào)道。采用直流磁控濺射法結(jié)合陽(yáng)極氧化法在鋁基納米點(diǎn)陣上制備WO3納米棒，利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)試材料在周期電壓下的電致變色性能。測(cè)試表明試樣發(fā)生深藍(lán)色到無(wú)色的變化，很好地遵從了離子和電子的雙注入理論。