论文摘要
本研究利用溶胶凝胶旋涂法,以醋酸镍为前驱体,在ITO玻璃基板上成功制备了NiO薄膜。并通过掺杂不同的元素制备得到了具有优异电致变色性能的NiO薄膜,并对掺杂薄膜结构和性能的影响进行了研究。通过UV-vis分光光度计测试了薄膜的透过率,XRD测试了薄膜的结晶状态,XPS测试了薄膜表面的元素信息,SEM观察薄膜的表面形貌,循环伏安法和计时电流法测试了薄膜的电化学性能。讨论了工艺参数对NiO薄膜结构和电致变色性能的影响,研究了电致变色过程中光学性质的变化。实验结果表明：在300℃热处理1.5 h制备的NiO薄膜是非晶态,开始结晶的温度处于300到350℃之间。总体而言,非晶态的NiO薄膜比晶态的薄膜有更好的变色效果。热处理温度较低时,得到的薄膜比较疏松,孔隙较多,与基板的附着力差,薄膜容易脱落；随着热处理温度的增加,薄膜表面的晶粒变大,电致变色性能变差。500℃制备的NiO薄膜已基本无电致变色现象。350℃热处理的薄膜具有良好的电致变色特性。探讨了NiO薄膜的变色机理,本研究制备的NiO薄膜在电化学反应过程中Ni2+不只经历了一次氧化反应,而是被氧化成更高价态的Ni3+,Ni4+为了提高薄膜初始态/褪色态的透过率,改善薄膜与基板的附着力及循环稳定性,本研究利用溶胶凝胶法通过掺杂的方式对薄膜的性能进行了改进,研究了Al、Li等的掺杂对NiO薄膜电致变色性能的影响。通过研究发现A1掺杂后的NiO薄膜褪色态都具有很高的透过率。400℃热处理后得到的Al/Ni摩尔比为0.2的NiOx:Al薄膜致色态/褪色态的透过率可调范围达到了79.53%。400℃热处理后得到的Li掺杂样品产生了同类原子的偏聚,薄膜初始态的透过率极低,变色效果很差,说明掺Li的薄膜的热处理温度不宜太高。另外,本文还研究了Li、Ti共掺杂的NiO薄膜,共掺杂得到的薄膜具有很好的电化学活性,达到稳定的电致变色状态所需要的循环次数要更少。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 引言1.2 电致变色概述1.2.1 电致变色的定义1.2.2 电致变色材料分类1.2.3 电致变色的研究历史1.3 电致变色薄膜制备技术简介1.3.1 溶胶凝胶法1.3.2 化学气相沉积法1.3.3 电子束蒸发法1.3.4 电化学沉积法1.3.5 磁控溅射法1.4 NiO薄膜的结构与性能1.4.1 NiO的晶体结构2和NiOOH结构'>1.4.2 Ni（OH）2和NiOOH结构1.4.3 NiO薄膜的电致变色机理1.4.4 NiO薄膜电致变色研究现状1.5 课题提出第二章 实验部分2.1 实验装置和实验步骤2.1.1 实验装置2.1.2 实验步骤2.1.2.1 基片预处理2.1.2.2 溶胶凝胶的制备2.1.2.3 旋涂法制备薄膜2.1.2.4 样品热处理2.2 其他实验设备2.3 样品的测试和分析手段2.3.1 X射线衍射（XRD）2.3.2 紫外-可见透射光谱2.3.3 场发射扫描电镜（SEM）2.3.4 X射线光电子能谱（XPS）2.3.5 电化学性能测试第三章 NiO薄膜的制备及其电致变色性能研究3.1 热处理温度对NiO薄膜结构和表面形貌的影响3.1.1 凝胶的差热分析（DSC-TG）3.1.2 NiO薄膜的X衍射分析（XRD）3.1.3 薄膜扫描电镜分析（SEM）3.1.4 NiO薄膜的禁带宽度的计算3.2 NiO薄膜的电化学特性3.3 小结第四章 掺杂NiO薄膜的电致变色性能研究4.1 掺杂的优势4.2 Al掺杂NiO薄膜的制备及电致变色性能研究x:Al薄膜的电化学特性'>4.2.1 NiOx:Al薄膜的电化学特性x:Al薄膜的响应时间测试'>4.2.2 NiOx:Al薄膜的响应时间测试x:Al薄膜的光学性能的检测'>4.2.3 NiOx:Al薄膜的光学性能的检测x:Al薄膜的X衍射分析'>4.2.4 NiOx:Al薄膜的X衍射分析x:Al薄膜的成分分析'>4.2.5 NiOx:Al薄膜的成分分析4.3 Li掺杂NiO薄膜的制备及电致变色性能研究x:Li薄膜的电化学特性'>4.3.1 NiOx:Li薄膜的电化学特性x:Li薄膜的响应时间测试'>4.3.2 NiOx:Li薄膜的响应时间测试x:Li薄膜的光学性能的检测'>4.3.3 NiOx:Li薄膜的光学性能的检测4.4 Li、Ti共掺杂NiO薄膜的制备及电致变色性能研究4.4.1 Li、Ti共掺杂NiO薄膜的电化学特性4.4.2 Li、Ti共掺杂NiO薄膜的响应时间测试4.4.3 Li、Ti共掺杂NiO薄膜的光学性能的检测4.4.4 Li、Ti共掺杂NiO薄膜的XPS分析4.5 小结第五章 结论参考文献致谢个人简历攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
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