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电致变色的质料都有什么


宣布时间:

2022-08-08 17:29

电致变色质料分为无机电致变色质料和有机电致变色质料 。三氧化钨是无机电致变色质料的典范代表 。目前,以WO3为功效质料的电致变色器件已经工业化 。有机电致变色质料主要包括聚噻吩及其衍生物、紫精、四硫富瓦烯、金属酞菁等 。以紫精为功效质料的电致变色质料已在实践中获得应用 。

电致变色层是电致变色器件的焦点层,也是变色反应的生成层 。电致变色质料凭据种类可分为无机电致变色质料和有机电致变色质料 。

无机电致变色质料

大大都无机电致变色质料是过渡金属氧化物或其衍生物,首次发明的电致变色现象是无定形WO3薄膜的变色 。过渡金属和电子层不稳定,保存不可对的单电子 。过渡金属元素的离子一般都有颜色,基态和引发态的能量差很小 。在一定条件下,价态可逆变革,形成混淆价离子共存状态 。随着离子价态和浓度的变革,颜色也会随之变革,这就是过渡金属氧化物具有电致变色能力的原因 。常见的无机变色质料凭据氧化还原原理的差别,可细分为阳极着色质料和阴极着色质料 。

阴极变色质料主要是ⅵ B族金属氧化物 。作为阴极变色质料的典范代表,WO3薄膜首次被发明并获得了详细的研究 。WO3变色历程庞大,其机理一直保存争议 。双注入模型,即福南模型,目前被广泛接受和应用 。凭据该模型,WO3薄膜的电致变色机理是由于电场的作用,阳离子和电子注入WO3晶格间隙后爆发W被认为是其变色的原因 。

阳极变色质料主要是VIII和Pt金属的氧化物或水合物 。其中,氧化镍因其着色/漂白规模大、循环寿命长、原料富厚、价格适宜等优点,成为研究最多的阳极变色质料之一 。氧化镍是一种具有NaCl结构的3d过渡金属氧化物,晶体中会泛起镍空位或过氧化物,导致氧化镍成为P型半导体 。因此,氧化镍晶体中经常泛起空位、缺陷和掺杂 。双注入模型不可很好地解释氧化镍的变色历程,氧化镍薄膜的变色机理仍有争议 。

有机电致变色质料

有机电致变色薄膜有许多种,可分为两类:有机小分子电致变色质料和导电聚合物电致变色质料 。

有机小分子变色质料的典范代表是紫精化合物,在氧化还原历程中会变色,因此属于氧化还原化合物 。一般情况下,中性紫精化合物有其自身的结构特殊性 。分子内禁止电子迁移,所以颜色较浅 。随着外加电位的增加,中性结构逐渐转变为部分氧化态,最终形成稳定的二价阳离子形式,无色 。由于分子间强烈的光电转移,单价阳离子的颜色最深 。

导电聚合物电致变色质料是20世纪70年代新生长起来的 。自从白川英树发明导电聚乙炔以来,它生长很快 。自20世纪80年代以来,随着掺杂小分子的共轭聚合物体现出高导电性和电致变色现象,导电聚合物作为电致变色质料获得了迅速生长 。这种质料因其本钱低、光学质量好、颜色转换快、循环可逆性好而受到重视 。导电聚合物变色的原理主要是其掺杂历程,掺杂的实质是离子在聚合物链中的迁移和迁出,陪同着电子的得失,所以导电聚合物的掺杂历程是一个氧化还原可逆历程 。在掺杂历程中,引发了分子导带和价带之间的跃迁,包括极性能级、孤子能级、双极能级和电子能级的跃迁,使得光谱爆发了差别的变革 。掺杂水平是通过控制一定规模内的电压来决定的,导致在可见光区的吸收差别,泛起颜色变革,泛起电致变色现象 。

 

电致变色

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