CN110759390B - 一种增强和检测氧化镍电致变色薄膜循环稳定性的方法 - Google Patents

一种增强和检测氧化镍电致变色薄膜循环稳定性的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110759390B
CN110759390B CN201911135575.3A CN201911135575A CN110759390B CN 110759390 B CN110759390 B CN 110759390B CN 201911135575 A CN201911135575 A CN 201911135575A CN 110759390 B CN110759390 B CN 110759390B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel oxide
electrode
oxide film
film
polystyrene microsphere
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911135575.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110759390A (zh
Inventor
曲慧颖
童张法
潘帅池
刘学安
张大水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi University
Original Assignee
Guangxi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi University filed Critical Guangxi University
Priority to CN201911135575.3A priority Critical patent/CN110759390B/zh
Publication of CN110759390A publication Critical patent/CN110759390A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110759390B publication Critical patent/CN110759390B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00—Compounds of nickel
    • C01G53/04—Oxides; Hydroxides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram

Abstract

本发明涉及一种增强和检测电致变色氧化镍膜循环稳定性的方法。增强方法采用三电极体系，以氧化镍为工作电极，采用循环伏安法使氧化膜发生电致变色反应，循环电压中的低电压范围为1.5‑2V，高电压范围为4‑4.5V，扫描速率为1‑50mV/s。本发明方法简单、易行，效果明显，具有普适性，在氧化镍基离子交换器件领域有着广泛的应用前景。

Description

一种增强和检测氧化镍电致变色薄膜循环稳定性的方法
技术领域
本发明涉及电致变色技术领域，尤其涉及一种增强和检测氧化镍电致变色薄膜循环稳定性的方法。
背景技术
电致变色是指材料在电场的作用下，其光学性质发生可逆性变化的现象。由于电致变色材料可以在小电压的作用下进行其光学性质的调节，因此被广泛应用于智能窗、防眩镜、显示器等领域。氧化镍(NiO)是典型的阳极电致变色材料，其在阳离子(如H+、Li+)吸附或阴离子(如OH-)脱附时发生褪色，反过程中发生着色，从而实现在透明和棕色之间的互相转变。NiO薄膜因其具有较高的变色对比度而常被用于电致变色器件的阳极变色层。当电致变色器件作为智能窗使用时，需要经受超过20年的电化学循环，即约为30,000个周期的循环寿命。然而，NiO薄膜的循环稳定性较差，在循环过程中变色对比度下降较快，这极大地限制了其在智能窗领域的实际应用。因此，延长NiO薄膜的循环稳定性至关重要。
传统提高NiO薄膜循环稳定性的途径主要包括对Li+扩散距离的缩短和对其扩散空间的增大，从而提高其在NiO中的可逆吸附和脱附。主要方法包括对NiO形貌和结构的设计、NiO基复合材料的制备以及对NiO进行掺杂。但是这些方法通常制备过程繁琐，并且成本较高。
发明内容
本发明是针对氧化镍电致变色薄膜循环稳定性差的问题而提出了一种增强其循环稳定性的方法以及检测其循环稳定性的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种增强电致变色氧化镍膜循环稳定性的方法，采用三电极体系，以氧化镍为工作电极，采用循环伏安法使氧化膜发生电致变色反应，循环电压中的低电压范围为1.5-2V，高电压范围为4-4.5V，扫描速率为1-50mV/s。
优选地，循环电压中的低电压为2V，高电压为4.3-4.5V。
优选地，所述循环伏安法的电解液为摩尔浓度为0.1-2mol/L的高氯酸锂-碳酸丙烯酯电解液；和/或
所述三电极体系的参比电极和对电极均为锂片。
优选地，所述氧化镍膜按照如下方法进行制备：
(1)将导电基底垂直放入聚苯乙烯微球乳液中恒温培养，得到聚苯乙烯微球模板；
(2)将含有0.4-1.8mol/L的Ni(NO3)2和0.04-0.12mol/L的NaNO3的水溶液作为电解液，采用三电极体系，聚苯乙烯微球模板为工作电极，银/氯化银电极为参比电极，铂电极为对电极，在0.4-2.4mA·cm-2恒电流下，采用阴极电沉积法在聚苯乙烯微球模板中填充Ni(OH)2，沉积时间为100-1000秒；
(3)沉积结束后，将工作电极取出，浸入有机溶剂中，再进行固化、退火，得到所述氧化镍膜。
优选地，所述聚苯乙烯微球的粒径为200-600nm；
优选地，所述聚苯乙烯微球乳液的体积分数为0.1-0.25％；
优选地，所述恒温培养的温度条件为60-80℃，培养时间为48-120小时。
优选地，所述有机溶剂选自甲苯和/或四氢呋喃；优选地，将工作电极浸入有机溶剂中浸泡4-24小时；
在40-80℃下进行所述固化；和/或
在250-350℃、氩气氛围中进行所述退火；优选地，退火时间为1-3小时。
一种检测电致变色氧化镍膜循环稳定性的方法，所述方法包括如下步骤：
S1、采用三电极体系，以氧化镍膜为工作电极，以锂片为参比电极和对电极，在摩尔浓度为0.1-2mol/L的高氯酸锂-碳酸丙烯酯电解液中，用循环伏安法使氧化镍膜发生电致变色反应；循环电压中的低电压范围为1.5-2V，高电压范围为4-4.5V，扫描速率为1-50mV/s，同时测试氧化镍膜在550nm波长处的透过率变化曲线，并根据透过率变化曲线得到薄膜褪色态的透过率Tb和薄膜着色态的透过率Tc；
S2、计算氧化镍膜的光调制范围变化并绘制成光调制范围变化曲线，计算所用公式为：ΔT＝Tb–Tc；
S3、将S2所得的光调制范围变化曲线根据幂律函数进行拟合，得到光调制范围衰减曲线，根据衰减曲线得到不同电压范围内的循环衰减百分比。
优选地，所述氧化镍膜按照如下方法进行制备：
(1)将导电基底垂直放入聚苯乙烯微球乳液中恒温培养，得到聚苯乙烯微球模板；
(2)将含有0.4-1.8mol/L的Ni(NO3)2和0.04-0.12mol/L的NaNO3的水溶液作为电解液，采用三电极体系，聚苯乙烯微球模板为工作电极，银/氯化银电极为参比电极，铂电极为对电极，在0.4-2.4mA·cm-2恒电流下，采用阴极电沉积法在聚苯乙烯微球模板中填充Ni(OH)2，沉积时间为100-1000秒；
(3)沉积结束后，将工作电极取出，浸入有机溶剂中，再进行固化、退火，得到所述氧化镍膜。
优选地，所述聚苯乙烯微球的粒径为200-600nm；
优选地，所述聚苯乙烯微球乳液的体积分数为0.1-0.25％；
优选地，所述恒温培养的温度条件为60-80℃，培养时间为48-120小时。
优选地，所述有机溶剂选自甲苯和/或四氢呋喃；优选地，将工作电极浸入有机溶剂中浸泡4-24小时；
在40-80℃下进行所述固化；和/或
在250-350℃、氩气氛围中进行所述退火；优选地，退火时间为1-3小时。
有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明方法简单、易行，效果明显，具有普适性，在氧化镍基离子交换器件领域有着广泛的应用前景。
通过改变NiO膜的电致变色循环电压范围，不仅可以保证其原有的变色对比度，而且可以起到增强其循环稳定性的作用，该方法更简单、易行，效果明显，并且具有普适性。
附图说明
图1是实施例1制得的NiO膜的X射线衍射(XRD)图谱；
图2至图4是NiO膜在不同电压范围内进行电致变色的光调制范围衰减曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明在第一方面提供了一种增强电致变色氧化镍膜循环稳定性的方法。该方法通过改变NiO膜的电致变色循环电压范围以起到增强其循环稳定性的作用，从而显著延长其使用寿命。而且该方法还可以保证其原有的变色对比度。该方法更简单、易行，效果明显，并且具有普适性。具体地，本发明提供的这一方法包括：采用三电极体系，以氧化镍为工作电极，采用循环伏安法使氧化膜发生电致变色反应，循环电压中的低电压范围为1.5-2V，高电压范围为4-4.5V，扫描速率为1-50mV/s。最优选的，循环电压中的低电压为2V，高电压为4.3-4.5V。
在一些优选的实施方式中，所述循环伏安法的电解液为摩尔浓度为0.1-2mol/L的高氯酸锂-碳酸丙烯酯电解液。这一电解液可以按照如下方法进行制备：将高氯酸锂(LiClO4)和碳酸丙烯酯(PC)置于手套箱中，在H2O和O2含量均小于1ppm的条件下，将LiClO4加入PC中，搅拌均匀后静置12-24h，得到摩尔浓度为0.1-2mol/L的电解液。
在一些优选的实施方式中，所述三电极体系的参比电极和对电极均为锂片。
本发明增强电致变色NiO膜循环稳定性方法的原理是：
在含锂电解液中，NiO膜电致变色性能衰减的主要原因是由于束缚在NiO中的Li+的累积。由于NiO的电致变色反应为表面过程，因此，在低电压下，Li+吸附在NiO的表面，形成Ni2+，使NiO处于褪色态；在高电压下，由于电荷的排斥作用，吸附在NiO表面的Li+发生脱附，形成Ni3+，使NiO处于着色态。在传统电压范围内，吸附在NiO表面的Li+不能够完全脱附，而是有一部分被束缚在NiO中，从而导致了NiO膜的电致变色性能衰减。本发明通过提高循环高电压，可以增大电场作用力，使电荷排斥力增强，从而使更多的Li+发生脱附，减少了NiO中Li+的累积，从而达到增强其电致变色循环稳定性的目的。
除此之外，本发明该研究了适宜的循环电压条件，优选将低电压范围为1.5-2V(例如，可以为1.5V、1.6V、1.7V、1.8V、1.9V、2V)，高电压范围控制在4-4.5V(例如，可以为4V、4.1V、4.2V、4.3V、4.4V、4.5V)。正如上文所述，提高循环高电压可以增大电场作用力，使电荷排斥力增强，从而使更多的Li+发生脱附，减少了NiO中Li+的累积，从而达到增强其电致变色循环稳定性的目的。但发明人在研究中还发现，当高电压范围超过4.5V时，NiO膜会从基底脱落。
在本发明方法中，扫描速率为1-50mV/s，例如，可以为1mV/s，5mV/s，10mV/s，15mV/s，20mV/s，25mV/s，30mV/s，35mV/s，40mV/s，45mV/s，50mV/s。扫速过大时，电化学反应速率过快，反应物未能完全扩散到电极表面反应便结束了，导致反应不完全。理论上扫速越小越好，但是扫描速度越小耗时也越长，因此，综合考虑，本发明将扫描速度控制在1-50mV/s，兼顾电化学反应效果和时间。
本发明还提供了一种氧化镍膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将导电基底垂直放入聚苯乙烯微球乳液中恒温培养，得到聚苯乙烯微球模板；
(2)将含有0.4-1.8mol/L的Ni(NO3)2和0.04-0.12mol/L的NaNO3的水溶液作为电解液，采用三电极体系，聚苯乙烯微球模板为工作电极，银/氯化银电极为参比电极，铂电极为对电极，在0.4-2.4mA·cm-2恒电流下，采用阴极电沉积法在聚苯乙烯微球模板中填充Ni(OH)2，沉积时间为100-1000秒；
(3)沉积结束后，将工作电极取出，浸入有机溶剂中，再进行固化、退火，得到所述氧化镍膜。
本发明采用阴极电沉积法在聚苯乙烯微球模板中填充Ni(OH)2，所用的电解液包含0.4-1.8mol/L(例如，可以为0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1.7mol/L、1.8mol/L)的Ni(NO3)2和0.04-0.12mol/L(例如，可以为0.04mol/L、0.05mol/L、0.06mol/L、0.07mol/L、0.08mol/L、0.09mol/L、0.1mol/L、0.11mol/L、0.12mol/L)的NaNO3。发明人发现，在阴极电沉积的过程中，沉积电位随电解液浓度的减小而升高。当电解液的浓度过小时，沉积电位过高，无法达到Ni(OH)2析出所需的极化电位；当电解液的浓度过大时，沉积电位过低，Ni(OH)2的析出速度过快，会导致模板的有序结构遭到破坏。基于此，本发明采用含有0.4-1.8mol/L的Ni(NO3)2和0.04-0.12mol/L的NaNO3的水溶液作为电解液以保证沉积的顺利进行，从而在PS模板中填充结构排列有序的Ni(OH)2。本发明在恒电流下进行沉积，并且还进一步限定了电流密度为0.4-2.4mA·cm-2，例如，可以为0.4mA·cm-2、0.5mA·cm-2、0.6mA·cm-2、0.7mA·cm-2、0.8mA·cm-2、0.9mA·cm-2、1.0mA·cm-2、1.1mA·cm-2、1.2mA·cm-2、1.3mA·cm-2、1.4mA·cm-2、1.5mA·cm-2、1.6mA·cm-2、1.7mA·cm-2、1.8mA·cm-2、1.9mA·cm-2、2.0mA·cm-2、2.1mA·cm-2、2.2mA·cm-2、2.3mA·cm-2、2.4mA·cm-2。发明人在研究中发现，当电流密度过小时，阴极极化作用过小，不易沉积成膜；当电流密度过大时，阴极极化作用过大，会破坏模板的有序结构。
另外，本发明还进一步限定了沉积时间为100-1000秒，例如，可以为100秒，200秒，300秒，400秒，500秒，600秒，700秒，800秒，900秒，1000秒。若是沉积时间过短，会导致成膜过薄，在后续调控的过程中，薄膜颜色变化不明显。但沉积时间也不宜过长，否则会成膜过厚，将模板表面完全覆盖，从而失去有序结构，影响后续调控过程中薄膜颜色的变化。
在一些优选的实施方式中，所述聚苯乙烯微球的粒径为200-600nm。当PS微球粒径过小时，制得的反蛋白石结构NiO薄膜在空气及LiClO4-PC电解液中的反射峰位于紫外区，人眼无法识别颜色。当PS微球粒径过大时，制得的反蛋白石结构NiO薄膜在空气及LiClO4-PC电解液中的反射峰位于红外区，人眼无法识别颜色。
在一些优选的实施方式中，所述聚苯乙烯微球乳液的体积分数为0.1-0.25％，例如，可以为0.1％，0.15％，0.2％，0.25％。低浓度的PS微球乳液制得的模板过薄，光泽不明显。高浓度的PS微球乳液制得的模板有序度差，光泽不明显。
在一些优选的实施方式中，所述恒温培养的温度条件为60-80℃，例如，可以为60℃，70℃，80℃，培养时间为48-120小时。
在一些优选的实施方式中，所述有机溶剂选自甲苯和/或四氢呋喃；优选地，将工作电极浸入有机溶剂中浸泡4-24小时，例如，可以为4小时、8小时、12小时、16小时、20小时、24小时。通过在该种类的有机溶剂中浸泡4-24小时可充分去除PS模板。
在一些优选的实施方式中，在40-80℃(例如，可以为40℃，50℃，60℃，70℃，80℃)下进行所述固化。
在一些优选的实施方式中，在250-350℃(例如，可以为250℃，260℃，270℃，280℃，290℃，300℃，310℃，320℃，330℃，340℃，350℃)、氩气氛围中进行所述退火；优选地，退火时间为1-3小时，例如，可以为1小时、2小时、3小时。
本发明在第二方面提供了一种检测电致变色氧化镍膜循环稳定性的方法，所述方法包括如下步骤：
S1、采用三电极体系，以氧化镍膜为工作电极，以锂片为参比电极和对电极，在摩尔浓度为0.1-2mol/L的高氯酸锂-碳酸丙烯酯电解液中，用循环伏安法使氧化镍膜发生电致变色反应；循环电压中的低电压范围为1.5-2V，高电压范围为4-4.5V，扫描速率为1-50mV/s，同时测试氧化镍膜在550nm波长处的透过率变化曲线，并根据透过率变化曲线直接读数得到薄膜褪色态的透过率Tb和薄膜着色态的透过率Tc；
S2、计算氧化镍膜的光调制范围变化并绘制成光调制范围变化曲线，计算所用公式为：ΔT＝Tb–Tc；
S3、将S2所得的光调制范围变化曲线根据幂律函数进行拟合，得到光调制范围衰减曲线，根据衰减曲线得到不同电压范围内的循环衰减百分比，计算方法为：(最终值-初始值)/初始值。
在一些优选的实施方式中，所述氧化镍膜按照如下方法进行制备：
(1)将导电基底垂直放入聚苯乙烯微球乳液中恒温培养，得到聚苯乙烯微球模板；
(2)将含有0.4-1.8mol/L的Ni(NO3)2和0.04-0.12mol/L的NaNO3的水溶液作为电解液，采用三电极体系，聚苯乙烯微球模板为工作电极，银/氯化银电极为参比电极，铂电极为对电极，在0.4-2.4mA·cm-2恒电流下，采用阴极电沉积法在聚苯乙烯微球模板中填充Ni(OH)2，沉积时间为100-1000秒；
(3)沉积结束后，将工作电极取出，浸入有机溶剂中，再进行固化、退火，得到所述氧化镍膜。
在一些优选的实施方式中，所述聚苯乙烯微球的粒径为200-600nm；
优选地，所述聚苯乙烯微球乳液的体积分数为0.1-0.25％；
优选地，所述恒温培养的温度条件为60-80℃，培养时间为48-120小时。
在一些优选的实施方式中，所述有机溶剂选自甲苯和/或四氢呋喃；优选地，将工作电极浸入有机溶剂中浸泡4-24小时。
在一些优选的实施方式中，在40-80℃下进行所述固化。
在一些优选的实施方式中，在250-350℃、氩气氛围中进行所述退火；优选地，退火时间为1-3小时。
以下是本发明列举的实施例。
实施例1
实施例1提供了一种电致变色氧化镍膜的制备方法，包括如下步骤：
S1、将透明导电基底依次用丙酮、甲醇和超纯水超声清洗10min。以水为溶剂，配制体积分数为0.15％的PS微球乳液，所用的PS微球粒径为420nm，将清洗后的透明导电基底垂直放入PS微球乳液中，在70℃下恒温培养96h，得到PS模板。
S2、将含有1.0mol/L的Ni(NO3)2和0.08mol/L的NaNO3的水溶液作为电解液，采用三电极体系，以S1制得的PS模板为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，Pt电极为对电极，在1.8mA·cm-2恒电流下，采用阴极电沉积法在PS模板中填充Ni(OH)2，沉积时间为500s。
S3、沉积结束后，将工作电极取出，浸入有机溶剂中8h以去除PS模板，然后在60℃下固化，再在300℃的氩气氛围中退火2h，得到电致变色NiO薄膜，XRD图谱参见图1，图1中的方框所标为来自透明导电基底的衍射峰。
实施例2
(1)将高氯酸锂和碳酸丙烯酯置于手套箱中，在H2O和O2含量均小于1ppm的条件下，将高氯酸锂加入碳酸丙烯酯中，搅拌均匀后静置24h，得到摩尔浓度为1mol/L的电解液。
(2)采用三电极体系，以实施例1制得的NiO膜为工作电极，锂片为参比电极和对电极，在步骤(1)得到的电解液中用循环伏安法使NiO薄膜发生电致变色反应。循环电压中的低电压范围为1.7V，高电压范围为4V，扫描速率为25mV/s，同时测试氧化镍膜在550nm波长处的透过率变化曲线，并根据透过率变化曲线直接读数得到薄膜褪色态的透过率Tb和薄膜着色态的透过率Tc；
(3)计算氧化镍膜的光调制范围变化并绘制成光调制范围变化曲线，计算所用公式为：ΔT＝Tb–Tc；
(4)将步骤(3)所得的NiO薄膜的光调制范围变化曲线根据幂律函数进行拟合，得到光调制范围衰减曲线，根据衰减曲线得到不同电压范围内的循环衰减百分比，计算方法为：(最终值-初始值)/初始值，以检测到NiO膜循环稳定性最佳的变色电压范围。
实施例3至实施例4
实施例3和实施例4与实施例2的方法基本上相同，不同之处在于：
实施例3：在步骤(2)中，循环电压中的低电压范围为2V，高电压范围为4V；
实施例4：在步骤(2)中，循环电压中的低电压范围为2V，高电压范围为4.3V。
图2至图4分别为实施例2至实施例4在不同电压范围内进行电致变色的光调制范围衰减曲线的实验数据(黑点数据)和拟合数据(曲线数据)。从图中可以得知，幂律函数可以对曲线进行完美的拟合。从拟合数据可知，NiO膜在三个电压范围内循环衰减的百分比分别为70％，64％和45％，即当NiO薄膜在2-4.3Vvs.Li/Li+内具有最好的电致变色循环稳定性，从而验证了提高高电压会增强NiO薄膜的电致变色循环稳定性。
实施例5
实施例5与实施例2的方法基本上相同，不同之处在于：在步骤(2)中，循环电压中的高电压范围为5V。
结果：NiO薄膜从基底脱落。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种检测电致变色氧化镍膜循环稳定性的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、采用三电极体系，以氧化镍膜为工作电极，以锂片为参比电极和对电极，在摩尔浓度为0.1-2mol/L的高氯酸锂-碳酸丙烯酯电解液中，用循环伏安法使氧化镍膜发生电致变色反应；循环电压中的低电压范围为1.5-2V，高电压范围为4-4.5V，扫描速率为1-50mV/s，同时测试氧化镍膜在550nm波长处的透过率变化曲线，并根据透过率变化曲线得到薄膜褪色态的透过率Tb和薄膜着色态的透过率Tc；
S2、计算氧化镍膜的光调制范围变化并绘制成光调制范围变化曲线，计算所用公式为：ΔT＝Tb–Tc；
S3、将S2所得的光调制范围变化曲线根据幂律函数进行拟合，得到光调制范围衰减曲线，根据衰减曲线得到不同电压范围内的循环衰减百分比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述氧化镍膜按照如下方法进行制备：
(1)将导电基底垂直放入聚苯乙烯微球乳液中恒温培养，得到聚苯乙烯微球模板；
(2)将含有0.4-1.8mol/L的Ni(NO3)2和0.04-0.12mol/L的NaNO3的水溶液作为电解液，采用三电极体系，聚苯乙烯微球模板为工作电极，银/氯化银电极为参比电极，铂电极为对电极，在0.4-2.4mA·cm-2恒电流下，采用阴极电沉积法在聚苯乙烯微球模板中填充Ni(OH)2，沉积时间为100-1000秒；
(3)沉积结束后，将工作电极取出，浸入有机溶剂中，再进行固化、退火，得到所述氧化镍膜。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述聚苯乙烯微球的粒径为200-600nm。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述聚苯乙烯微球乳液的体积分数为0.1-0.25％。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述恒温培养的温度条件为60-80℃，培养时间为48-120小时。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自甲苯和/或四氢呋喃；将工作电极浸入有机溶剂中浸泡4-24小时；在40-80℃下进行所述固化。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在250-350℃、氩气氛围中进行所述退火；退火时间为1-3小时。
CN201911135575.3A 2019-11-19 2019-11-19 一种增强和检测氧化镍电致变色薄膜循环稳定性的方法 Active CN110759390B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911135575.3A CN110759390B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 一种增强和检测氧化镍电致变色薄膜循环稳定性的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911135575.3A CN110759390B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 一种增强和检测氧化镍电致变色薄膜循环稳定性的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110759390A CN110759390A (zh) 2020-02-07
CN110759390B true CN110759390B (zh) 2022-01-28

Family

ID=69338510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911135575.3A Active CN110759390B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 一种增强和检测氧化镍电致变色薄膜循环稳定性的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110759390B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115259245B (zh) * 2022-06-24 2023-08-01 玻璃新材料创新中心(安徽)有限公司 一种定量锂化氧化镍电致变色薄膜及其制备方法
CN117263526A (zh) * 2023-10-25 2023-12-22 苏州光昛智能科技有限公司 一种提高电致变色薄膜性能的后处理方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH072527A (ja) * 1993-04-16 1995-01-06 Toyo Ink Mfg Co Ltd エレクトロクロミック素子用酸化ニッケル粒子及びその使用
CN102460757A (zh) * 2009-04-01 2012-05-16 科学与技术学院里斯本新大学 使用功能化或非功能化的玻璃陶瓷的、聚合物的、金属的或者天然的、合成的或混合纤维质纸的衬底的具有横向或垂直结构的电致变色薄膜晶体管的形成与制造的方法
CN102515564A (zh) * 2011-12-08 2012-06-27 浙江理工大学 一种氧化镍电致变色薄膜及其制备方法
CN103172274A (zh) * 2013-04-12 2013-06-26 东华大学 一种氧化镍/聚苯胺复合电致变色薄膜的制备方法
CN104806128A (zh) * 2015-03-18 2015-07-29 哈尔滨工业大学 一种电致变色智能窗及其制备方法
CN107382091A (zh) * 2017-07-16 2017-11-24 常州大学 一种氧化镍电致变色薄膜的制备方法
CN109634016A (zh) * 2018-12-21 2019-04-16 东华大学 一种电致变色用低电压准固态电解质薄膜及其制备和应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH072527A (ja) * 1993-04-16 1995-01-06 Toyo Ink Mfg Co Ltd エレクトロクロミック素子用酸化ニッケル粒子及びその使用
CN102460757A (zh) * 2009-04-01 2012-05-16 科学与技术学院里斯本新大学 使用功能化或非功能化的玻璃陶瓷的、聚合物的、金属的或者天然的、合成的或混合纤维质纸的衬底的具有横向或垂直结构的电致变色薄膜晶体管的形成与制造的方法
CN102515564A (zh) * 2011-12-08 2012-06-27 浙江理工大学 一种氧化镍电致变色薄膜及其制备方法
CN103172274A (zh) * 2013-04-12 2013-06-26 东华大学 一种氧化镍/聚苯胺复合电致变色薄膜的制备方法
CN104806128A (zh) * 2015-03-18 2015-07-29 哈尔滨工业大学 一种电致变色智能窗及其制备方法
CN107382091A (zh) * 2017-07-16 2017-11-24 常州大学 一种氧化镍电致变色薄膜的制备方法
CN109634016A (zh) * 2018-12-21 2019-04-16 东华大学 一种电致变色用低电压准固态电解质薄膜及其制备和应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Cation-/Anion-Based Electrochemical Degradation and Rejuvenation of Electrochromic Nickel Oxide Thin Films";Qu,Hui-Ying et al.;《CHEMELECTROCHEM》;20180815;第5卷(第22期);3548-3556 *
Electrochemical Rejuvenation of Anodically Coloring Electrochromic Nickel Oxide Thin Films;Qu,Hui-Ying et al.;《ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES》;20171122;第9卷(第49期);42420-42424 *
Qu,Hui-Ying et al.."Cation-/Anion-Based Electrochemical Degradation and Rejuvenation of Electrochromic Nickel Oxide Thin Films".《CHEMELECTROCHEM》.2018,第5卷(第22期),3548-3556. *
氧化镍薄膜在含Li~+电解质中的电致变色特性;吴永刚等;《无机材料学报》;19990420(第02期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110759390A (zh) 2020-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107163928B (zh) 一种三氧化钨/五氧化二钒核壳纳米线阵列电致变色材料及其制备方法
CN110759390B (zh) 一种增强和检测氧化镍电致变色薄膜循环稳定性的方法
Visscher et al. Investigation of thin-film α-and β-Ni (OH) 2 electrodes in alkaline solutions
CN101981731A (zh) 制造硅基电极的方法、硅基电极和包含这种电极的锂电池
CN108249777B (zh) 一种二氧化锰/普鲁士蓝复合电致变色薄膜和制备方法
CN108604431A (zh) 用于控制光致变色暗化的电致变色系统和方法
CN106365467B (zh) 一种复合薄膜材料及其制备方法与应用
CN109881198B (zh) 二氧化锡/五氧化二钒核壳结构的多色电致变色薄膜的制备方法
Fu et al. Investigation of electrochromic device based on multi-step electrodeposited PB films
Macedo et al. Sol-gel electrochromic device: Code: F8
CN107561811A (zh) 一种基于三氧化钨/氧化锌的柔性电致变色电极及其制备方法和应用
CN105511192A (zh) 一种高稳定可调透光率的环境监控窗
CN106159096B (zh) 一种双面受光大面积钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN110987822B (zh) 一种检测挥发性有机化合物的方法
CN108511197B (zh) 基于三层TiO2复合薄膜的染料电池
CN112876095B (zh) 多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法
CN111142301B (zh) 一种高性能的电致变色器件及其制备方法
CN102191526B (zh) 光学装置的制备方法
Tang et al. Time-resolved electrochromic properties of MoO 3 thin films electrodeposited on a flexible substrate
CN208872988U (zh) 电致变色器件组件及电致变色器件
Sun et al. Amorphous bismuth-doped WO3 film: Fast-switching time and high-performance proton-based aqueous electrochromic device
CN105655658A (zh) 一种基于耗电量可视功能的蓄电池
Kotok et al. CHARACTERISTICS INVESTIGATION OF COMPOSITE ELECTROCHROMIC FILMS BASED ON NI (OH) 2, POLYVINYL ALCOHOL, AND POLYVINYLPYRROLIDONE.
CN105467710A (zh) 一种具备可视调节功能的变电站电压监测仪
CN105446047A (zh) 一种具备公交到站信息查询功能的电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant