电致变色器件的制作及其稳定性研究--应用物理与材料学院毕业论文.doc

毕业论文任务书院系物理学院专业应用物理与材料学院学号XX姓名xx1、毕业论文题目：电致变色器件的制作及其稳定性研究2、毕业论文任务及要求： （1）掌握基于氧化钨薄膜的电致变色器件的制作工艺；（2）测试和表征电致变色器件的性能，包括响应时间、对比度和稳定性等；（3）针对全固态电致变色器件稳定性差问题，设计相关实验改进其性能（包括ITO薄膜电极保护层的制备）。3、毕业论文应完成的项目内容：（1） 调研目前电致变色材料及技术、存在的问题及其发展前景（2）基于氧化钨薄膜的电致变色器件结构设计、制作和性能测试。（3）全固态电致变色器件稳定性的评估和改进。4、主要参考文献资料：1 王忠春，胡行方. WO3薄膜的动态电变色特性J，无机材料学报，1998，13（6）：932-9352 杨秋红，顾莹，郭有齐. Sol-gel 法制备 WO3电致变色薄膜J，上海大学学报(自然科学版)，1997，15（3）：313-3173 董子尧, 李昕. 电致变色材料、器件及应用研究进展J. 材料导报, 2012, 26(7): 50-574 饶峰，电子束蒸发氧化钨、氧化镍薄膜的制备与电致变色智能窗的研究：硕士学位论文，杭州，浙江大学，20045 罗坚义，xx等，高质量WO3薄膜的制备及其电致变色数码显示器件J，人工晶体学报，20131，42（1）：124-1286 章跃 制备锂电池电解质无水高氯酸锂的工艺研究J 新疆有色金属 2000 1：23-267 李再轲. 柔性衬底WO3-MoO3 电致变色薄膜溶胶-凝胶制备及性能研究 D. 长沙: 国防科技大学, 2007 院长（主任）签发： 指导教师签名：时间： 年 月 日 时间： 年 月 日毕业论文成绩评定表院系应用物理与材料学院专业应用物理学（光电子信息与技术）学号XX姓名xx1、指导教师评语：指导教师评定成绩： 指导教师签名： 日期： 年 月 日2、评阅教师评语：评阅教师评定成绩： 评阅教师签名： 日期： 年 月 日 3、答辩成绩： 答辩小组组长签名： 日期： 年 月 日 4、答辩委员会评语：毕业论文终评成绩：答辩委员会主任签名： 答辩委员代表签名： 日期： 年 月 日 日 日期： 年 月 日 摘要电致变色器件是一种光电子薄膜器件，能够在外加1-5 V电压的作用下实现颜色的可逆变化，但目前其器件稳定性不理想，主要原因是透明电极ITO膜会受到电化学腐蚀破坏。为了提高器件的稳定性，本论文首先采用热蒸发工艺制备高质量的WO3薄膜，并且采用旋涂法制备出了性能较好的二氧化钛作为离子储存层，起保护ITO薄膜的作用。在此基础上组装了变色器件，并对器件的循环伏安特性和稳定性进行了测试和评估。本论文的主要工作可概述如下：（1）采用热蒸发制备了高质量的WO3薄膜，并采用SEM、XRD、和Raman光谱等表征了薄膜的形貌和物质结构。结果表明衬底温度预热到250并且蒸发电流在110A时，WO3表面形貌平整，没有出现裂痕，薄膜的附着力好，质量高。（2）配置了固态电解质，封装了电致变色器件，并测试了其变色性能。结果表明，器件可实现颜色的可逆变化，但其稳定存在问题，ITO电极的电阻会逐渐变大，发生了电化学腐蚀。 （3）为了提高器件变色性能的稳定，我们在ITO玻璃上采用旋涂法制备TiO2薄膜来作为离子存储层，起保护ITO薄膜的作用。通过组装器件进行性能测试发现，组装出具有良好光调节功能和隔离紫外光的固态电致变色器件，施加3V的直流稳定电压，其可见光调节范围在11%-68%之间，变色响应时间约为1.5s，褪色响应时间约为2.2s，具有良好循环寿命。关键词 电致变色；氧化钨；二氧化钛；稳定性测试；透光率；响应时间ABSTRACTEletrochromic coloration device is one kind of photoelectron film-based devices, in which the electrochromic film can reversibly change its color when only an extra voltage of 1-5 V is applied onto the device. However, the working stability of this kind devices needs to be improved, attributing to the destructive effect of the electrochemical corrosion in transparent electrode (ITO film) during the working of the devies. In order to improve the device stability, the high quality WO3 film was fabricated by mean of thermal evaporation method firstly in this paper. Then, TiO2 film was prepared on the ITO glass by spin-coating method as an ion storage layer, to protect ITO film. The electrochromic devices based on the improvement above had been fabricated, and their cycline voltammogram features and work stability had been test and evalutated at last. The main works in this paper are listed as follows:(1) High quality WO3 film was fabricated by mean of thermal evaporation method, and the surface morphologies and crystalline structures of the prepared films were characterized by SEM, XRD and Raman spectra respectively. The results shew that when the temperature of the substrate was kept at 250 and the evaporation current was 110 A, the prepared WO3 film had smooth surface without any crack, a better adhesive force between the film and subtrate and high quality.(2) The solid-state electrolyte had been prepared and was used in the electrochromic deveces. After the electrochromic devices were simply encapsultated, the coloration performance of the devices had been tested, and the results displayed that the reversible change in color had been achieve in our devices, but the stability was poor due to the increasing effect in the resistance value of ITO film, which was induced by the electrochemical corrosion occurring in the bleaching process.(3) In order to improve the stability of electrochromic devices, we fabricate TiO2 film on the ITO glass by spin-coating method as an ion storage layer to protect ITO film. The performance test results proved that the stability of the devices had been obviously improved, including better light regulating and utraviolet isolation functions. The devices had a regulating range at 11-68% in the visible-ligh region, the coloration response time at 1.5 s, and the recover time at about 2. 2s, and a long life in the cycle test.Key words：electrochromism; tungsten oxide; titanuium oxide; stability test; light transmittance; response time目录摘要5ABSTRACT6第一章：绪论81.1引言81.2电致变色器件结构81.3 电致变色材料91.3.1无机电致变色材料91.3.2有机电致变色材料101.3.3 无机和有机电致变色材料特点比较10第二章：实验过程112.1 电致变色薄膜材料与器件的制备112.1.1电致变色薄膜的制备112.1.2 WO3的表征112.2固体电解质的制备122.2.1共聚物PEOLiClO4的制备122.2.2 Li+浓度 对PEO-LiClO4固体电解质体系的电导率的影响132.3 电致变色器件的设计与组装14第三章：离子储存层TiO2薄膜的制备与器件的性能测试163.1离子储存层材料163.2 TiO2薄膜的制备163.3 TiO2的SEM图像163.4五层电致变色材料结构173.5 器件的性能测试183.5.1 透过率183.5.2 响应时间19第四章 实验结论以及展望204.1实验结论204.1实验展望20参考文献21致谢23第一章：绪论1.1引言19世界以后人们的生产和生活有着显著的进步，这种发展与材料科学的迅速发展息息相关，尤其是纳米材料的蓬勃发展。在这个时期，人们发现了一类材料在低电压驱动下发生电化学反应，从而使材料本身着色或退色。经过几十年的发展，由于电致变色材料具有稳定的色彩变化，低压可控，响应时间快，节约能源等特点，因此有着巨大的发展前景1。电致变色材料能在外加低驱动电压情况下实现颜色的可逆现象2-4。这种颜色的变化取决于变色材料的内部特征及其组合,根据材料与材料的结构可以在紫外光到红外光波段之间的透过率可调。电致变色器件在光学性能上能连续可调，基于这种现象的器件近年来许多国家都在研制，主要有电致变色窗户、显示器件、防眩目后视镜、传感器等5。尤其在建筑、轮船、汽车、飞机等领域的窗户方面尤为突出，不但可以调光控温，电致变色器件还具有窗帘和帷幔的功能，绿色、智能、环保,符合国家的低能环保要求。关于电致变色的报道最早是1953年D. L. Th. Krass6等人的研究.当他们在半透明的Ag，Cr复合金属层上沉积出氧化钨膜，浸泡在稀硫酸溶液中时发现氧化钨膜上有轻微的变色现象。1969年，Deb等7发现WO3薄膜具有电致变色性能，同时提出了电致变色的变色机理，被大多数学者认同。70年代，大量的电致变色材料被发现并围绕着其变色机理进行激烈的讨论8-11，其中包括TiO2、IrO、NiO等过渡金属氧化物，它们都有着独特的变色特性及其潜在应用。而到了80年代，人们发现一些有机材料同样具有电致变色性能，其成本低廉和颜色多样的优点使其成为又一研究热点。常见的有机变色材料有紫罗静类化合物、聚胺苯、聚吡咯啶、聚苯吩等。此后通过人们的不断研究和优化，取得了可观的成效并开始商品化。1.2电致变色器件结构简单的变色器件结构可以是在一个导体上沉积出变色材料，将样品泡在有氢离子的硫酸溶液中，当外加电压就会有变色现象，停止后颜色不会退却；当加反向电压，颜色会褪去。显然，这种实验便于观察电致变色现象，但不能实际生活中。为了实现变色器件的功能化，我们把离子导体做成溶胶，封装到两电极之间，结构如图1-1所示：图1-1 电致变色装置示意图以下是器件的功能介绍：玻璃层作为衬底起着支撑整个器件的作用，透光率高是它的基本要求；透明导电层的作用是传输电子，形成电场的给与离子运输的动力所以需要低方块电阻且要有高透光性；离子导体层本身储存着大量的离子和电子，作为电荷的传输介质；电致变色层是电化学反应导致颜色变化所发生的场所，起着调节光学调制作用。当外加合适的负电压时，离子导体层中的离子在电场的作用下传输到电致变色层，并与其发生反应，引起变色层着色；当外加反向电压时，离子从电致变色层抽出，使器件恢复到最初的透明状态。1.3 电致变色材料作为整个器件的核心层，要求材料具有较高的对比度、良好的电子和离子导电性、变色效率和退变色的周期性等变色性能12-14。无机物在现代制备纳米技术条件下对衬底的附着力好，而无机电致变色材料性能稳定而有机电致变色材料，其光学变化是由氧化还原反应所导致的，色彩变化丰富 15。1.3.1无机电致变色材料无机电致变色材料大多数位于过渡元素区的金属氧化物，第一次发现的电致变色材料就是无定形的WO3。过渡元素的3d、4f电子层一般具有不稳定性，因为有未成对的单电子存在且基态与激发态能量差较小。常见的无机电致变色材料变色机理及应用，如表1-1无机电致变色材料的优点：与衬底的粘附牢固、化学性能稳定、制备工艺简单等，因此目前仍是人们研究的重点。近年来，越来越多的金属氧化物被发现具有电致变色特性，但到目前为止实用性最好的的材料还是三氧化钨。表1-117 常见的无机电致变色材料变色机理及应用1.3.2有机电致变色材料有机点知变色材料按其相对分子质量大小分为小分子和大分子有机电致变色材料。紫罗精类化合物是在众多的有机小分子变色材料中研究的最多的一种。一般情况下，中性态的小分子变色材料颜色一般较浅，但当施加一定电压时，小分子变色材料由于外部的电子和离子的作用而发生氧化反应。 另外一类大分子有机电致变色材料是20世纪70年代新发展起来的一类物质，也是目前研究的热点。这类材料稳定性非常好，并且易于制备，掺杂后具有很好的导电性能，成为该领域中的重点研究对象。一些学者如Selmiye Alkan等18在研究噻吩卤代结构的性能的溶液中利用恒电压的方法，得到了聚（3溴噻吩）及聚（3,4二溴噻吩）,并制备了高性能的电致变色器件，循环次数可达1000次以上。总的来讲大分子电致变色材料是研究得最多、最广的有机物。1.3.3 无机和有机电致变色材料特点比较两种变色材料相比较都具有各自的优点19：材料费用低；颜色变化较快；循环可逆性；好光学性能好，一般随施加电压增大的情况下，由一种颜色变化为几种颜色。但也存在一些缺点：化学稳定性不好；抗辐射能力差。而无机电致变色材料一般与基板粘附牢固、化学稳定性好、容易实现全固态等。有机电致变色和无机电致变色材料各种性质的对比，见表1-220表1-2有机电致变色和无机电致变色材料各种性质的对比第二章：实验过程2.1 电致变色薄膜材料与器件的制备2.1.1电致变色薄膜的制备我们团队在高质量WO3薄膜的制备及其电致变色数码显示器件21中研究了应用高真空镀膜机制备WO3薄膜的条件参数。本文采用高真空热蒸发法制备WO3薄膜的方法步骤如下: （1）基片清洗：首先将ITO（方块电阻为30/）玻璃置于烧杯中，并倒入去离子水中，超声震洗10分钟，然后换用酒精，再超声震洗11分钟，最后用去离子水超声震洗12分钟; (2) 薄膜的蒸镀: 用酒精把钨舟檫试干净，再将纯度为99 99%的适量WO3粉末均匀置于钨舟中，将钨舟与真空腔室中的两个电极相连接，把ITO衬底夹紧在钨舟正上方20厘米处，关闭真空腔室。（3）对真空腔室内进行抽真空：先用机械泵抽真空达到3.0 10-1 Pa时改用分子泵继续抽真空达到 5.0 10-3 Pa ，再启用衬底温度预热装置到250度（4）蒸发材料：打开蒸发电源，在电流达到90A前以每3A每秒的速度上升电流，在110A前以每秒1A的速度上升电流，最后通以110A的恒定电流值 ，并在特定电流下保持蒸镀时间为30 min。2.1.2 WO3的表征扫描电子显微镜(SEM)是现代材料学中必不可小的测试手段，一般可放大表面形貌20万倍，其用途是:（1）端口形貌分析、金相表面形貌观察；（2）成分分析；（3）材料变形与断裂动态过程原位观察。下图是在采用真空热蒸发法在ITO上制备的电致变色材料WO3薄膜的SEM图像图2-1（a）表明薄膜有几个纳米直径均匀的纳米颗粒组成的。膜的厚度有几百个纳米。其晶体特征拉曼光谱如图2-1(b)所示，WO3薄膜的拉曼光谱观察不到峰值的存在，表明WO3材料为非晶结构。另外我们在XRD谱中也可以看到薄膜的非晶特征。此外，除ITO的特征峰外，在24度中可以观察到只有一个宽峰为中心， 可以检索到WO3三个特征峰（002），（020）和(200)）的叠加。（JCPDS卡：431035）further crystallization of our thin film. The support of the amorphous feature of our thin film can also图2-1 在ITO玻璃基片上通过热蒸发沉积制备的WO3薄膜（a）扫描电镜图像；（b）拉曼光谱；（c）XRD光谱2.2固体电解质的制备聚合物固体电解质，又叫有机固体电解质，它可以被看作是由可解离的盐和聚合物基体以及其他可添加组分所组成的离子导体。虽然聚合物固态电解质自发现以来获得了长足的发展，但是目前由于室温离子电导率还比较低，固体聚合物电解质还未能满足实际需要，然而从长远的科学发展角度看，全固体聚合物电解质的前景是广阔而光明的，其研究也有着很重要的意义。2.2.1共聚物PEOLiClO4的制备实验采用的是通过溶液共混的方法将LiClO4掺杂在PEO中制备固体电解质，其制备步骤如下：(1) 对聚氧化乙烯（PEO）的处理：研磨均匀后放置在干燥箱中以50恒温干燥12小时；(2) 对三水高氯酸锂的预处理如下：三水高氯酸锂在100时会失去二个结晶水分子，在130时再失去一个结晶水，会成为无水化合物。在文献22中表明三水盐的脱水温度在150左右，而无水高氯酸锂的熔融温度在250左右，因此我们选择在155恒温干燥12小时，按照这温度脱水干燥完毕并将产物破碎、筛分后得到合格的无水高氯酸锂。(3) 将已经处理好的PEO和高氯酸锂分别溶解于易挥发的二氯甲烷溶液、无水乙醇溶液。适当搅拌后，将两种溶液混合并置于搅拌机室温搅拌3.5小时可获得共混物溶液。(4) 将共混物溶液静置挥发后获得PEO-LiClO4体系的聚合物固体电解质。(5) 制备步骤示意图如下：图 2-2 PEO-LiClO4体系固体电解质的基本流程2.2.2 Li+浓度 对PEO-LiClO4固体电解质体系的电导率的影响实验中，将PEO与LiClO4按照不同的质量比例制备了几种PEO-LiClO4固体电解质，比例样品列表以及测得的电导率列表如下：表2-1 不同PEO与LiClO4比例配比样品序号PEO质量(g)LiClO4质量(g)比例电导率()(1)0.10150.10241: 140(2)0.20000.10182: 166(3)0.30020.10223: 1148(4)0.40000.10164: 176(5)0.50290.10175: 168从图中可以看出，当LiClO4含量较低时，在一定范围内PEO-LiClO4体系固体电解质的电导率会随着LiClO4含量的增加而有所提高，但是所制备的固体电解质的粘度也随之变大。当体系中LiClO4的含量达到25%左右，即PEO-LiClO4比例为3:1的时候，体系的电导率为最高，可以达到151(即1.5110-4)，满足了电致变色器件对电解质离子电导率的要求。但当LiClO4的含量继续增加，电导率却反而降低。之所以会出现电导率先增加后下降的情况，这是因为聚合物固体电解质的电导率与锂离子的浓度及其迁移速度有关系。在LiClO4百分比较低时，影响电解质的电导率的主要因数是Li+的含量；但是当LiClO4的百分比增加到一定程度时，锂离子的迁移速度就会成为影响电解质电导率最大的因素，在LiClO4含量较高时，由于Li+与PEO分子链段中的C-O键存在较强的静电吸引作用，粘度较大，Li+迁移速度降低，且Li+与ClO4-缔合较多，自由Li+浓度降低，这时继续增加LiClO4含量电阻率反而提升。2.3 电致变色器件的设计与组装将镀有WO3膜的面朝上，在ITO的四周用胶布贴上（用来确定电解质的厚度），然后用凝胶电解质滴加在WO3膜上，静置一段时间使凝胶覆盖均匀，然后将另一面ITO从上而下错开一点位置盖下去，施加适当的压力压紧并用夹子固定。待凝胶冷却后将器件四边清理干净并涂上固体胶。如图2-3所示：上下层两块ITO 玻璃分别作为正负极的连接导体，外接3V电压连接到ITO 导电薄膜上；器件中间夹杂聚合物电解质，在器件中是作为离子传输的介质。利用此结构制造出的器件虽然基本能实现变色效果，但循环变色次数少，一般只能来回变色几十次，然后器件就失效了。为了便于观察，我们把WO3做成图案，失效前后的对比图如下图2-3所示；图2-3（a）是变色几次以后（还能退变色）把器件剖开的图片，图2-3（b）是不再退能变色的器件剖开的图片。从图中我们不难发现器件不能再变色的原因是因为ITO受到破坏，褪色的时候锂离子注入到ITO与其发生反应生成另一种不能导电的物质，导致器件的失效。另外我们把WO3和另一片ITO玻璃组装起来，发现变色性能基本不变，从而证明了我们的说法。图2-4 电致变色实物图第三章：离子储存层TiO2薄膜的制备与器件的性能测试3.1离子储存层材料为了解决上一章所述器件的循环变色寿命差的问题，我们必须引入离子储存层，用于提供与储存离子。当施加正向电压离子顺应着电场注入到电致变色层时，它提供离子到变色层；当施加反向电压时，变色层的离子被抽出，而它则把离子储存起来，所以离子储存层需要有很好的光电特性。事实上所谓的离子储存层跟电致变色层的区别就是虽然它发生了氧化还原反应却不会对光有反射和吸收的作用。常见的具有氧化还原反应的物质有TiO2、ZnO、V2O5、CeO2等。TiO2是一种弱的阴极电致变色材料，而又恰恰是它的弱电至变色性能才适合作为离子储存材料。其反应式为下式所示：TiO2+xLi+xe- LixTiO2TiO2离子储存能力可达到8.1103C/cm2，是一种性能良好的离子储存物质，且透光度高，即使在着色态透过率都超过85%，因此非常适合作为对电极层使用 233.2 TiO2薄膜的制备本文参照文献24中的方法制备TiO2薄膜：将5mlH2O、15mlCH3COOH和85mlC2H5OH三种溶液混合，再把15ml钛酸丁酯慢慢滴加入到40ml乙醇溶液中（此过程必须防止钛酸丁脂的水解作用）。再把上述两种溶液慢慢混合，混合完毕后继续搅拌2h，得到浅白色的TiO2溶胶，再以一定乙醇溶液稀释（否则会使胶体浓度太高）。静置一周，溶胶状态变为灰白色凝胶。采用旋转涂膜机在ITO衬底上，表面方块电阻为30/，先以1000转每分慢速旋涂10秒，再以3000转每分钟旋涂20秒。最后把基片在1000的条件下进行烘干处理。3.3 TiO2的SEM图像把上述所做的TiO2薄膜进行了SEM扫描，结果如图3-1所示，在图中我们并没有看到有岛状或者颗粒状的物质在表面说明胶体里面不存在杂质，而且整个薄膜结合的比较完整均匀、致密性好、附着力好，。虽然其中有一些裂纹在表面，但裂纹的宽度大约有10个纳米左右，这对于我们做变色器件来说是可以完全忽略不计的。图3-1 在ITO玻璃基片上通过溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜3.4五层电致变色材料结构采用上述的制备的TiO2薄膜作为离子储存层，WO3为电致变色层，PEO-LiClO4为电解质组装成心五层电致变色材料结构，即为：“玻璃/ITO/WO3/PEO-LiClO4/TiO2/ITO/玻璃”。经改进后该电致变色器件结构比之前的器件更优越：(1)采用离子储存层防止ITO的腐蚀，有效的提高器件的寿命。(2)器件的记忆时间长。这是由于聚合物膜具有良好的绝缘性能,能有效阻挡离子和电子的自由传输。(3)凝胶电解质自粘能力强,使得器件紧密结合，且不会发生漏液。(4)器件响应速度快。3.5 器件的性能测试3.5.1 透过率电致变色器件的重要作用是改变光线的透过程度，一种具有实用前景的变色薄膜器件。对整个器件进行紫外-可见光透光率测试，更直观的看出器件的变色程度对不同的波长的透过性能。测试的波长范围为200nm-900nm。实验中，以空白的ITO玻璃为参比。使用WO3作为电致变色层，PEO-LiClO4作为电解质，TiO2为离子储存层制备的电致变色器件进行测试。施加电压为3伏电压，每次施加0.25秒的脉冲,得出紫外-可见光谱如下图3-2所示。通过比较发现几点，在610nm处，光谱透射率变化最大；在前3秒内期间的颜色变化率还是比较均匀的，大于3秒以后器件的颜色变化逐渐变得不明显，由此可以判断器件的施加电压时间为3s,超过这个时间有可能会对器件造成损坏；在低于320nm部分的透过率都为零，说明了此类器件能有效的隔离紫外线的能力。透过率曲线从450nm到900nm范围内一直降低，由此可以猜测器件在近红外波段范围内也能有效的反射和吸收。图3-2 紫外-可见光透射光谱3.5.2 响应时间响应时间是衡量电致变色器件的重要参数之一,我们认为对器件加一定电压后,器件达到它正常范围内着色态所需要的时间为响应时间,但一般在实际的实验过程中常以它最小透过率的90%所需时间为标准。通过红外发射-接收系统和示波器的组合，自制简易电致变色响应时间测量系统。实验步骤：1.打开红外线发生器和示波器，把红外接收器对准发射红外线，使得示波器电位为最高。2.把变色器件放到红外发生和接受器之间，电位有所降低。3.对器件施加3V的正向直流电压，器件颜色加深，示波器电位迅速降低后又缓慢的降低，到了一定的程度，马上施加反向电压，示波器电位又马上上升后又缓慢的提高。4.不断的重复3步骤，得出器件的退变色响应时间曲线，如下图3-3所示图3-3 器件响应时间图谱由上图我们可以知道变色器件有褪色状态变为完全着色状态只需1.5秒，而后续的颜色加深的比较缓慢，而且对于器件来说是有害的（有可能会发生不可逆的着色反应）；器件有着色态变为褪色态也只需2.2秒以内，同样往后施加电压会发生不可逆的反应。这个时间即为器件的着色、褪色响应时间。变色时间比褪色时间快，这可能是因为变色过程中锂离子注入后有一些不能完全退出来而导致的。第四章 实验结论以及展望4.1实验结论在这个毕业设计的实验过程中，我们的实验是从每一层膜的制备到变色器件的制造都是经过了很多的尝试而且也有我们的独创性。在WO3薄膜制备的实验过程中，我们尝试了用不同的生长温度和保温时间所生长的WO3材料，利用SEM确定了WO3的最佳生长条件，得出我们独创的高质量WO3薄膜。然后通过查阅大量文献我们知道PEO-LiClO4电解质是被广泛应用于电致变色器件和锂电池的电解质层。通过我们对PEO和Li+的不同比例进行实验，在测试不同含量锂盐对PEO固体电解质电导率的影响实验中，发现当锂盐含量为25%时，PEO固体电解质的电导率最好，可达到1.010-4，满足对电致变色器件的应用需求；虽然固体电解质薄膜的光透过率不是最好，但是其透过率达到91%-92%之间，满足在电致变色器件方面的应用要求，而且在可见光范围内，对光透过的稳定性最优。最后是TiO2薄膜的制备，我们是通过查阅文献得出的一种实验方法，由于在实验过程中我们发现ITO薄膜不能进行超过250度的退火温度，所以我们只是在110度条件下烘干溶质就得出了我们的非晶TiO2薄膜。通过上述三层薄膜的制备，我们把他们组装在一起，利用高聚物封装，最后我们的电致变色器件，在最后的器件测试中我们可以看到它可以循环变色几百次后，器件并没有发生什么明显的变化，说明整个实验都是非常成功的。4.1实验展望在这个实验中我们一直都是以器件的循环变色次数和稳定性作为目标。在后续的工作中我们会尝试制备晶体WO3薄膜和晶体TiO2薄膜，这有可能使得它的响应时间减小、退变色的对比度更大和稳定性更加良好；当器件变色次数达到大约100次以后电解质中会慢慢出现气泡，我们猜测是电解质中的溶质并没有挥发完全，由于电化学反应的而产生了Cl2或者是水的电解产生的氢气和氧气，这是到现在为止面临的最大问题和挑战，在下一步工作中我们会针对这个问题进行详细的探讨。参考文献1 A. Verma, A. BASU, BASKLLSHI A K, et al. Structural, optical and electrochemical properties of sol-gel derived TiO2 films: annealing effects J. Solid State Ionics, 2005, 176 (29/30): 2285-2295.2 C. B. Greenberg. Optically switchable thin films: a reviewJ. Thin Solid Film, 1984, 251: 81-933 王忠春，胡行方. WO3薄膜的动态电变色特性J，无机材料学报，1998，13（6）：932-9354 杨秋红，顾莹，郭有齐. Sol-gel 法制备 WO3电致变色薄膜J，上海大学学报(自然科学版)，1997，15（3）：313-3175 董子尧, 李昕. 电致变色材料、器件及应用研究进展J. 材料导报, 2012, 26(7): 50-576 C. G. Granqvist, Eleetroehromic Oxides: Mierostruetures and Optical Properties, Proe. Soe. 1993, SPIE 2017: 84-947 S. K. Deb, Electrochromic characters of WO3J. Appl Opt Suppl, 1969, 58(3): 192 8 R. J. Colton, A. M. Guzman, W. J. Rabalais. Photochromism and electrochromism in amorphous transition metal oxide filmsJ. Accounts Chem Res, 1978, 11(4): 1709 C. D. Jaeger, A. J. Bard. Electrochemical behavior of donor-tetracyanoquinodimethane electrodes in aqueo mediaJ. J Am Chem Soc, 1980, 102(17): 54-3510 Y. C. He,Y. Q. Xiong,J. W. Qiu, et al. Preparation and properties of all solid-state electrochromic thermal control thin filmJ. Phys Procedia, 2011, 18: 1611 B. Grant, N. J. Clecak, O. Michael,et al. Study of the electrochromism of methoxyfluorene compoundsJ. J Org Chem, 1980, 45(4): 70212 马瑾，赵俊卿. 有机材料衬底 ITO 透明导电膜的结构和导电特性研究J. 半导体学报，1998，19（11）：841-84513 R. Griessen, J. N. Huiberts，M . Kremers, et al. Yttrium and lanthanum hydrides films with switehable optical propertiesJ. Joumal of Alloys and