【摘 要】
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近年来环境污染及能源消耗问题日益严重,人们对环保节能材料的需求逐渐增大。电致变色材料在外加电场的作用下,透过率及颜色等光学性能发生可逆变化,是一种绿色、节能的材料。多酸作为无机电致变色材料,具有良好的氧化还原性,转移、储存电子和质子能力,得电子而结构不变等特点,多酸与其他材料复合可提高材料的光反差、响应时间、着色效率及稳定性等电致变色性能。而多酸基材料存在颜色变化单一的问题,改变多酸的组成或将多酸
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近年来环境污染及能源消耗问题日益严重,人们对环保节能材料的需求逐渐增大。电致变色材料在外加电场的作用下,透过率及颜色等光学性能发生可逆变化,是一种绿色、节能的材料。多酸作为无机电致变色材料,具有良好的氧化还原性,转移、储存电子和质子能力,得电子而结构不变等特点,多酸与其他材料复合可提高材料的光反差、响应时间、着色效率及稳定性等电致变色性能。而多酸基材料存在颜色变化单一的问题,改变多酸的组成或将多酸与带颜色的物质复合,是解决这一问题的有效方法。本论文运用层接层自组装技术,将3种染料与不同多酸阴离子复合,制备3种多酸/染料复合膜,利用紫外可见-吸收光谱（UV-vis）、红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、循环伏安法（CV）对复合膜的结构、元素组成及价态、形貌和电化学性能进行了表征和研究,同时利用电化学工作站及紫外-可见吸收光谱对复合膜的电致变色性能进行研究,复合膜丰富了多酸基材料的颜色并提高其电致变色性能。主要研究内容如下:1.结合改变多酸的组分和复合有色物质的方法,利用层接层自组装技术制备基于钒取代型多酸阴离子[P2W15V3O62]9-(P2W15V3)与染料刚果红（CR）的复合膜。在600 nm下,光反差为22.55%,着色和褪色时间分别为2.02 s和12.67 s,着色效率122.67 cm~2·C-1,循环200圈后,光反差保持率高达91.18%,复合膜具有良好的稳定性和可逆性,实现了颜色从浅红色到蓝紫色的可逆调变,组装的器件也具有同样的颜色调节能力。该复合膜保持多酸电致变色性能的同时,丰富了多酸基材料的颜色。2.将多酸阴离子[P2W18O62]6-(P2W18)和染料茜素红（AR）复合,调控染料茜素红溶液的p H获得初始颜色就有差异的复合膜,再通过调节测试条件,得到性能良好的多酸/茜素红复合材料。p H为2.00的复合膜在较小电压下具有更快的响应时间（2.37/5.57 s）,在较大电压下的光反差增大到39.71%,实现从黄色、绿色到蓝绿色颜色调变。而p H为6.00的复合膜在更大的电压下的性能更优异,具有高的稳定性和可逆性（1000圈后的光反差保持率为82.09%）,且颜色可实现从浅紫色、蓝紫色到深紫色的调变。该材料为制备多颜色材料提供了新策略。3.将Preyssler型多酸阴离子[P5W30O110]15-(P5W30)和染料甲基红（MR）通过聚阳离子连接制备双功能复合膜,具有电致变色性能和能量储存性能。其中染料甲基红主导形成的纤维结构使整个材料的结构更加立体,更利于电子的传输,提高了材料的电致变色的性能及储能性能,与单纯多酸膜相比,复合膜的光反差提高了31.58%,而且在同一电流密度0.20 m A/cm~2下的比电容增大了86.39%。该复合膜在充放电的过程中伴随着颜色从红色到蓝紫色的可逆调节,所构成器件也具有同样的颜色调变,而且可点亮一个二极管,实现了存储能量的可视化。该工作为多颜色多酸基材料在电致变色及能量储存领域的发展提供参考。
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