PEDOT基光子晶体的制备及其电致变色性能研究

采用改进的Stöber法合成了单分散SiO₂微球, 通过垂直沉积组装成蛋白石结构光子晶体. 再使用电化学法在组装的SiO₂微球表面生成聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT), 得到核-壳结构的SiO₂@PEDOT光子晶体复合膜. 测试了SiO₂@PEDOT光子晶体薄膜的反射光谱、循环伏安曲线、多电位紫外反射光谱、对比度及响应时间等光学、电化学及电致变色性能. 结果表明, 该光子晶体薄膜在变色时颜色亮丽, 其色差值(26.82)比纯PEDOT薄膜(18.07)提高很多, 并且最大对比度可达39.8%, 高于纯PEDOT薄膜的27.4%, 同时响应时间变快. 此实验结果说明将光子晶体结构引入导电聚合物中, 能够提高其电致变色性能.     

流动控制沉积法制备PMMA叠层光子晶体薄膜及其光学性能研究

采用流动控制沉积法, 通过调控泵速和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)胶体微球溶液的浓度, 制备出微球排列高度有序且薄膜紧密附着于基底的高质量光子晶体薄膜. 获得了制备高质量PMMA光子晶体薄膜的组装条件范围, 发现在该条件范围内, 当泵速或胶体微球溶液浓度一定时, PMMA光子晶体薄膜的厚度随胶体微球溶液浓度的增加或泵速的降低而增加. 研究了组装条件对PMMA光子晶体薄膜光学性能的影响, 发现光子禁带位置随光子晶体薄膜厚度增加或减少而红移或蓝移. 在此基础上, 控制组装条件得到了不同尺寸微球堆叠而成的叠层光子晶体薄膜, 并研究了其光学性能的变化规律. 结果显示, 叠层光子晶体薄膜的光子禁带峰为各层叠层光子晶体禁带峰的简单叠加, 且峰强度受光入射角方向影响.     

一种可精确控制粒径的SiO2微球合成方法

用改进的种子法合成SiO2微球. 微球生长过程中连续缓慢添加正硅酸乙酯,使用动态光散射法实时监控微球粒径的增长过程,调节正硅酸乙酯的添加,实现对粒径的精确控制. 为制备禁带位置位于1000 nm 的光子晶体,合成粒径为446 nm的SiO2微球,微球粒径在4 h内从193 nm 增长到446 nm,远远快于传统种子法,微球粒径与目标粒径偏差为±5 nm. 制得的SiO2微球被组装为光子晶体,其禁带位置恰好位于1000 nm.     

TiO2-PTPAT纳米核/壳结构复合膜的制备及电致变色性能

通过水热法在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃基底上制备了垂直生长的二氧化钛(TiO₂)纳米棒阵列, 以TiO₂纳米棒阵列为模板采用电化学聚合法, 原位制备了TiO₂-聚三[2-(4-噻吩)苯]胺(PTPAT)纳米核/壳结构的复合薄膜, 相比于纯PTPAT薄膜, TiO₂-PTPAT复合薄膜显示出更好的电致变色(EC)性能. PTPAT薄膜在600 nm波长下的对比度为28%, 在1100 nm波长下的对比度为60%, 其褪色时间为3.86 s, 着色时间为5.52 s; TiO₂- PTPAT复合薄膜在600 nm波长下的对比度为43%, 在1100 nm波长下的对比度为79%, 其褪色时间为3.35 s, 着色时间为4.43 s, 表明核/壳复合结构薄膜的光学对比度和响应时间性能更加优异. 将PTPAT薄膜和TiO₂-PTPAT复合薄膜作为电致变色层组装成固态EC器件, 基于复合薄膜的器件具有更好的循环稳定性和更高的耐受电压. 复合薄膜在保持PTPAT薄膜原有的EC性能的基础上, 由于有序生长的纳米阵列结构的引入增加了薄膜的比表面积, 为电致变色过程中离子的掺杂和脱掺杂提供了更多有序通道, 从而加快了离子扩散速度. TiO₂阵列的引入也改善了聚合物薄膜与透明导电电极之间的界面结合情况, 从而提升了器件的稳定性.     

WO3/PANI核壳结构反蛋白石薄膜的电致变色性能

采用连续离子层吸附法在反蛋白石结构三氧化钨(IO-WO₃)薄膜表面引入导电聚合物聚苯胺(PANI)层, 制备了独特的WO₃/PANI核壳结构反蛋白石薄膜(IO-WO₃/PANI). 探究了IO-WO₃/PANI薄膜的形貌、 组成和电化学行为. 结果表明, 当电位扫描范围为-0.6~1.0 V时, IO-WO₃/PANI复合膜在不同电压状态下会呈现出4种不同的颜色, 分别为蓝色(1.0 V)、 绿色(0.2 V)、 浅绿色(0 V)和蓝紫色(-0.6 V). 与IO-WO₃薄膜相比, IO-WO₃/PANI复合膜的电致变色性能显著提高, 其着色与退色响应时间分别为3.8和6.14 s, 变色效率(CE)值为201.1 cm²/C. 电致变色性能的改善主要归因于WO₃与PANI形成给体-受体体系和核壳反蛋白石等级孔结构, 使得离子快速扩散, 并为电荷转移反应提供更大的表面积. 研究结果表明, IO-WO₃/PANI核壳结构反蛋白石薄膜是一种潜在的多色电致变色材料, 具有广阔的应用前景.     

固态聚苯胺电致变色器件的制备和性能

采用CeO2-TiO2复合物薄膜作为聚苯胺电致变色器件的对电极, 选用聚合物固态电解质(PE: PMMA-PC-EC-LiClO4), 构筑了新型双层结构(Dual-type)聚苯胺(PANI)固态电致变色(EC)器件. 用电化学现场紫外-可见光谱法表征了该EC器件(ITO|PANI||PE||CeO2-TiO2|ITO)的电致变色性能, 并与单层结构(Single-type)EC器件(ITO|PANI||PE|| ITO)进行了比较. 研究结果表明, 双层结构EC器件比单层结构EC器件的电致变色性能好, 如响应速度快, 循环寿命长. 同时, 考察了电解质组分对聚苯胺电致变色稳定性的影响. EC器件(ITO|PANI||PE||CeO2-TiO2|ITO)的颜色呈现由透明的黄色(-1.5 V, PANI vs. CeO2-TiO2)到蓝色(1.0 V)的可逆变化, 在700 nm处的透射率由42.19%变到13.35%, 经过150个循环, 其透射率差仍保持不变, 着色效率为152.1 cm2/C.     

Ag/WO3纳米复合膜的制备及其电致变色性质和器件的研究

通过真空镀膜方法制备的纳米Ag薄膜均匀致密, 表面光滑. 然后通过电化学方法在Ag纳米薄膜上沉积一层三氧化钨(WO3), 制备纳米Ag/WO3复合膜. 并在此基础上构筑五层式玻璃/ITO/纳米Ag-WO3复合膜/固态电解质/聚(3-甲基噻吩)/ITO/玻璃电致变色器件. 实验结果表明, 与传统的WO3膜相比, 纳米Ag/WO3复合膜具有更好的电化学活性、更高的对比度、更短的响应时间, 以及更好的稳定性. 由该复合膜组装的电致变色器件工艺简单, 电致变色性能良好.     

盘状多酸P_5W_(30)/阳离子聚电解质/氧化石墨烯杂化多层膜的电致变色性能

为了提高薄膜[PEI/P_5W_(30)]_(30)的电致变色性能,将具有大的二维尺寸和良好导电性的氧化石墨烯引入该薄膜中。通过层层自组装(LBL)技术构筑了基于盘状多酸K12.5Nal.5[Na P_5W_(30)O_(110)]·15H_2O(P_5W_(30))、氧化石墨烯(GO)的复合薄膜[PEI/P_5W_(30)/PEI/GO]_(30)(PEI:聚乙烯亚胺),并利用UV-Vis光谱对薄膜的组成及增长进行监测;通过原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行考察,利用循环伏安法对薄膜电化学氧化还原性质进行研究;薄膜在外加氧化还原电位下呈现出无色/蓝色的可逆变化,电致变色响应时间在10 s以内;此外,薄膜在阶跃电位0.75 V/-0.75 V下循环150次,电致变色性能没有明显减弱,体现了薄膜良好的电致变色可逆性。氧化石墨烯的引入使薄膜[PEI/P_5W_(30)/PEI/GO]_(30)呈现出响应速度快、抗电疲劳强的电致变色性能,将在电致变色器件领域有广阔的应用前景。     

P(St-AM)核壳聚合物微球的制备及其光子晶体膜

采用一步乳液聚合法,调节引发剂用量,制备了不同粒径的具有核壳结构的功能性聚(苯乙烯-丙烯酰胺)乳胶微球.用透射电子显微镜表征了乳胶微球的核壳结构和粒径,所制微球的粒径分别为195,217,234和255 nm.用红外光谱对微球的化学成分进行了表征,证实聚丙烯酰胺已包覆在聚苯乙烯外层.通过竖直沉积自组装法制备了聚合物微球的光子晶体薄膜.扫描电子显微镜表征了所制光子晶体膜的表面形貌,反射和透射光谱表征了光子禁带.结果表明,聚合物微球以面心立方紧密堆积,其(111)面与基底平行;微球粒径不同,光子晶体的光子禁带不同.制备了不同光子禁带的光子晶体,禁带分别位于473,515,574和630 nm,相应的薄膜分别呈蓝色、绿色、黄色和红色,对于光子晶体的拓展和应用具有重要的意义.     

石墨烯-ITO复合电极对聚苯胺薄膜电致变色性质的影响

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),首先,石墨与浓硫酸、过硫酸钾和五氧化二磷反应制得强氧化产物,随后将其与浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾反应,经双氧水发泡、酸洗、超声等合成氧化石墨烯水溶液,再通过金属箔还原和基底转移过程制备GO-氧化铟锡(ITO)复合电极材料.通过金属箔还原和基底转移过程制备GO-氧化铟锡(ITO)复合电极材料.利用电化学聚合法在GO-ITO复合电极上制备聚苯胺(PANI)薄膜,并对其形貌结构、电化学及电致变色性质进行表征.结果表明,与ITO电极相比,采用GO-ITO复合电极制备的PANI的成膜性得到明显改善,复合电极具有更加均匀细致的颗粒表面,增大了聚合物与电解液之间的接触面积,为电致变色过程中平衡离子的注入/脱出提供了更多的通道,因而PANI薄膜在700nm处的光学对比度提高了约13%,响应速度缩短了约2.6 s,着色效率高达169.6 cm2/C.GO的引入保持了PANI良好的电化学稳定性.GO-ITO复合电极有效改善了聚合物的综合性能,对于聚合物电致变色材料及器件的开发具有潜在的应用前景.     

聚苯胺衍生物电致变色薄膜的制备与物性研究

采用循环伏安电化学沉积方式分别制备了聚邻甲氧基苯胺(1)和聚邻甲氧基苯胺/邻硝基苯胺(2)电致变色薄膜, 并通过UV-Vis、分光光度仪、场发射扫描电子显微镜(SEM)对其进行性能表征. 结果显示: 变色膜1在不同电压下能实现湖绿色(U＝－0.5 V)和淡紫色(U＝0.9 V)变化, 响应时间约15 s, 最大透光率变化(DT_max)约10% (500 nm)|变色膜2在不同电压下能实现橄榄绿色(U＝－0.9 V)和深酞蓝色(U＝1.4 V)变化, 响应时间约2 s, 最大透光率变化(DT_max)约为20% (497 nm)|SEM测试得到薄膜2的厚度约550 nm, 且不同颜色状态下其表面形貌及导电性能有较大的差别. 由以上结果可以看出: 电致变色薄膜2比1具有更快的响应速度和较好的颜色对比度, 因此薄膜2是更好的电致变色材料.     

磷钨酸盐修饰的氧化钨薄膜的制备与电致变色性质研究

为了提高WO_3纳米粒子薄膜的光学对比度,利用层接层自组装方法,将Keggin型结构的磷钨酸盐H_3[α-PW_(12)O_(40)]与WO_3纳米粒子复合,制备[PEI/PW_(12)/PEI/WO_3]_(20)复合膜.采用扫描电镜、紫外光谱和电化学工作站对复合膜的形貌及电致变色性能进行研究,结果表明:该复合膜与单纯的WO_3纳米粒子薄膜相比,光学对比度提高了117.28%,且这种复合膜提供了较大的H~+扩散系数,可以获得更好的电致变色性能.     

悬浮液气-液界面二元胶体颗粒的漂浮组装机理

提出一种在悬浮液气-液界面漂浮组装亚微米单分散聚苯乙烯(PS)微球和纳米SiO2颗粒二元胶粒晶体的新方法, 并系统研究了漂浮组装机理. 研究表明, 聚苯乙烯微球和二氧化硅两种胶体颗粒在悬浮液气-液界面的漂浮组装是以PS微球的组装为主导的. 在一定PS微球相浓度范围内, 悬浮液中PS 微球与SiO2颗粒的初始体积配比基本不影响PS微球有序组装的形成. PS微球粒径在150-500 nm时易于形成有序排列, 较小或较大粒径的PS微球难以形成有序排列. SiO2颗粒的组装是一种以PS微球为“基底”的沉积过程. 二元胶粒晶体中SiO2颗粒的体积分数由其在混合悬浮液中的相浓度所决定.     

带隙可调各向同性蛋白石光子晶体的制备与研究

用旋涂法将聚苯乙烯微球组装成光子晶体,研究了此光子晶体的特点,并分析了在单一微球粒径下旋涂参数对光子带隙的影响.结果表明:旋涂法制备的光子晶体具有各向同性特点,其光子带隙由旋涂参数决定.光子晶体的反射波段取决于乳液中微球的质量分数,而反射强度取决于旋涂层数.因此,在设计光子晶体时,可以根据需要,通过微球的质量分数和旋涂...     

V2O5电致变色薄膜的Raman光谱

近年来,通过向过渡金属氧化物薄膜注入Ｌｉ 制作可调节光透过率的电变色器件已越来越引起广泛的重视[1、2].由于Ｖ2Ｏ5薄膜的稳定性差,限制了它在实际中的应用.因此,为了获得变色效率高、稳定性和可逆性能好的Ｖ2Ｏ5薄膜,使用了多种制备方法,如磁控溅射法[3、6]、电化学沉积法[7、8]、溶胶凝胶法[9、10]、旋涂法[11、12]、真空蒸镀法[13、14]等.但是,无论那种方法都要解决Ｖ2Ｏ5本身在Ｈ2Ｏ或醇等的电解质溶液中电致变色时的溶解问题,通常采用控制薄膜的沉积温度或者退火处理来提高薄膜的电致变色性能[3、4、11].为了探明薄膜结构与电致变色…     

聚苯乙烯光子晶体薄膜的光化学行为

研究了紫外光照下聚苯乙烯（PS）光子晶体薄膜的表面形貌、光学性质及浸润性变化. 傅立叶红外光谱对紫外光照前后薄膜表面的化学成分进行了表征,结果表明紫外光照后PS微球表面产生亲水性极性基团羰基. 扫描电子显微镜照片表明随着紫外光照时间的延长,PS微球发生收缩、变形甚至熔化. 原位反射和透射光谱表明在光照20 min内,光子晶体薄膜能够保持良好的光学性能,且薄膜由疏水表面转变为亲水表面. 因此,控制光照时间可以制备得到具有良好光学性能的亲水性聚合物光子晶体薄膜,对于光子晶体在特殊环境下的应用具有重要的意义.     

金属AI薄膜基微池强制沉积胶体光子晶体的制备

强制沉积法是一种利用自组装原理快速沉积胶体晶体有序阵列的模板方法.我们利用微机械刻划法加工金属Al薄膜,Al膜厚控制微粒粒径和聚醚砜膜厚控制层数,成功地制备了用于强制沉积光子晶体的微池装置.为了检验该微池装置的有效性,我们分别测试了不同粒径(224,245和283 nm)单分散聚苯乙烯微球的沉积效果,并且对其中一种微球(283 nm)进行了不同温度的烘干处理,检验了烘干温度对该样品表面形貌和光子带隙中心波长的影响.实验结果表明,该光子晶体呈面心立方结构,内部晶格完整,缺陷较少,带隙中心波长的实验值与计算值符合得较好.此外,烘干处理可以使构成光子晶体的微球发生微观变化,并导致光子带隙中心波长的蓝移.     

原位聚合沉积聚苯胺薄膜及其电致变色性能

采用原位聚合的方法,以水溶性高分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为空间稳定剂,直接在玻璃基体表面聚合沉积导电聚苯胺(PANI)薄膜。用扫描电镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)、四探针电导率测试仪和热重分析仪(TG)对聚苯胺膜结构及性能进行了表征。采用循环伏安法测试了薄膜的电致变色性。结果表明:盐酸掺杂聚苯胺薄膜呈翠绿色,薄膜厚115 nm,表面电导率为4.6×10-3S/cm。电致变色实验中聚苯胺电极电位在-6~ 6 V循环变化时,薄膜颜色在黄绿和蓝绿间可逆变化。电致变色前后聚苯胺薄膜的紫外可见吸收光谱表明,随着电极电位的降低,极化子峰发生红移,说明聚苯胺分子链中醌式结构单元被还原,聚苯胺薄膜质子化程度提高。     

多酸-中性红复合膜的制备及可调变的电致变色性能

利用层接层自组装方法,将Keggin型多酸(PW_(12))和染料中性红(NR)制备成复合膜材料.采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安法(CV)等手段对复合材料的形貌和电致变色性能进行了表征.复合膜材料呈现出良好的电致变色性能,其光反差可达6.0%,着色效率高达14.6cm~2/C,着色与褪色时间分别为14.6和16.9s.而且,复合膜实现了深粉色、淡紫色和深紫色的可调变颜色变化.     

金属Al薄膜基微池强制沉积胶体光子晶体的制备

强制沉积法是一种利用自组装原理快速沉积胶体晶体有序阵列的模板方法. 我们利用微机械刻划法加工金属Al薄膜, Al膜厚控制微粒粒径和聚醚砜膜厚控制层数, 成功地制备了用于强制沉积光子晶体的微池装置. 为了检验该微池装置的有效性, 我们分别测试了不同粒径(224, 245和283 nm)单分散聚苯乙烯微球的沉积效果, 并且对其中一种微球(283 nm)进行了不同温度的烘干处理, 检验了烘干温度对该样品表面形貌和光子带隙中心波长的影响. 实验结果表明, 该光子晶体呈面心立方结构, 内部晶格完整, 缺陷较少, 带隙中心波长的实验值与计算值符合得较好. 此外, 烘干处理可以使构成光子晶体的微球发生微观变化, 并导致光子带隙中心波长的蓝移.