普鲁士蓝薄膜的电沉积及其电致变色性能#特选学习

1、本科毕业论文普鲁士蓝薄膜的电沉积和电变色特性学科：城市建设与环境工程学院学生名称：x类名：10化学A1学习编号：10485297专业名称：材料化学(绿色电子材料)讲师：x2004年5月精炼参照#上海二级多任务网卡大学(sstu)electrode position and electro chromic properties of prussina blue filmsSchool/Department:school of urban development and environmental engineeringStudent Name: Zhechao CaoClass: 10 Chem

2、ical Class A1编号：104865297Major: Materials Chemistry助手：真民王May，2014摘要信息普鲁士蓝及其衍生物材料在催化剂、光学、电磁学、热学、电子学、传感器、力学等方面表现出与传统材料不同的优秀特性，引起了科学工作者的广泛关注。如果能够调整纳米材料的粒度、形态、结晶度等特性的合成，这种古代重要材料将有新的发展。在水热法反应下合成的普鲁士蓝纳米晶粒子的结构和形态不同。通过比较合成的普鲁士蓝纳米晶粒子的特性，我们发现反应条件为pH=1，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)量为3g，铁氰化钾浓度为0.1mol/L时合成的普鲁士蓝纳米晶粒子表面光滑，结构为立方单晶结

3、构，普鲁士蓝纳米晶粒子大小为300-500合成的普鲁士蓝纳米粒子在导电玻璃上制成普鲁士蓝薄膜，通过电化学工作站测试了电化学性能。关键词：普鲁士蓝；电影；电影。电变色；精炼参照#Abstractprtussian blue and its derivatives materials in catalysis，optics，electric magnetism，thermo logy，electronics，sensorsif you can realize the nano material particle size，Morphology and crystallization degree

4、of features such as control，Will cerainly give thisin the hydramal reaction，Structure and morphology of The synthesized under different reaction conditions prtussian blue nano crystal line papanethe synthesis of prussian blue nanopartis made of prussian bl Ue film on conductive glass，compare their e

5、lectro chemical performance analysisKey Words: Prussian blueFilmElectrochromism目录摘要abstract目录iii第一章简介11.1概述11.2电变色11.2.1电致变色的定义11.2.2电致变色材料21.2.3电致变色现象31.2.4电致变色器件的应用41.2.4.1电致变色显示器41.2.4.2电致变色智能窗口41.2.4.3防炫光后视镜51.2.5普鲁士蓝电变色51.3普鲁士蓝的特点和应用51.4普鲁士蓝的结构特征61.5普鲁士蓝的制造方法71.5.1数列71.5.1.1水热条件下的特性81.5.1.2水热合成

6、普鲁士蓝81.5.2电化学沉积81.5.3连续离子吸附91.5.4反向微乳胶方法91.6普鲁士蓝片91.6.1普鲁士蓝膜的制备101.6.2普鲁士蓝膜的电化学活性101.6.3普鲁士蓝膜应用111.63.1电化学分析的应用111.7论文研究目的和方法11第二章普鲁士蓝纳米晶的制备与表征122.1实验药物和仪器122.2普鲁士蓝纳米晶粒子的制备及13步2.3实验结果和讨论14第三章普鲁士蓝纳米晶薄膜的制备与表征253.1实验药物和仪器253.2实验课程253.3实验方法253.3.1循环伏安253.3.2分析263.3.3定时电流法27第四章电沉积法制备普鲁士蓝膜及其表征294.1实验药物和工具

7、294.2实验课程294.3实验方法294.3.1循环伏安294.3.2计时功率法304.3.3多个电位步骤32第五章结论和展望315.1结论315.2问题31谢谢32参考文献33第一章简介1.1概述普鲁士蓝及其衍生物材料在催化剂、光学、电磁学、热学、电子学、传感器、力学等方面表现出与传统材料不同的优秀特性，引起了科学工作者的广泛关注。如何设计和合成这种物质成为掌握、制造和最终应用普鲁士蓝衍生物纳米材料的关键。如果能通过调节纳米材料的粒度、形态、结晶度等特性进行合成，将为这种古老而重要的材料带来新的增长动力1。普鲁士蓝，又名柏林蓝，共青团蓝，铁制氰化铁，中国蓝，米洛里蓝，华蓝。英语名字Prus

8、sian blue是古代的蓝色染料，可以用来上釉或制造油画染料。中国别名： 6氰合金铁、柏林蓝、贡蓝、铁氰铁、中国蓝、ten蓝、米洛蓝、华蓝。英语别名： Steel blue、Ferric ferrocyanide、miloliblue、Chinese blue、Berlin blue1.2电变色1.2.1电致变色定义电变色是在应用了材料的光学特性(反射率、透射率、吸收率等)的电场作用下发生稳定可逆颜色变化的现象，外观颜色和透明度的可逆变化。具有电变色特性的材料称为电变色材料，电变色材料制作的装置称为电变色装置。1.2.2电致变色材料1.2.2.1有机变色材料有机电致变色薄膜的种类比较多，可分

9、为有机小分子电致变色材料和导电聚合物电致变色材料。有机小分子变色物质的典型代表是氧化还原过程中发生颜色变化的氧化还原化合物紫罗兰。通常中性紫色罗精密化合物，其自身结构特殊分子内电子迁移的阻力被阻止，颜色浅。随着电位的增加，中性结构逐渐过渡到一些氧化状态，产生无色稳定的双价阳离子形态。分子之间有很强的光电转换，单价阳离子颜色最深。导电高分子电致变色材料是20世纪70年代新开发的一种材料。白川灵秀等发现导电聚乙炔后取得了快速发展。20世纪80年代以来，共轭聚合物掺杂了小分子，导电性能好，发生电变色现象，导电聚合物迅速发展为电变色材料。这种物质具有成本低、光质好、颜色转换快、循环逆性好等优点，受到重

10、视。导电聚合物的变色原理主要是掺杂过程，掺杂的本质是伴随电子得失的离子等高分子链中的移动和移动行为。因此，导电聚合物的掺杂过程是氧化还原可逆过程。在掺杂过程中，分子电导率和价带之间的转移发生，包括极化子能量、孤子水平、双极子能量水平、电子的不同能量水平转移，使光谱发生不同的变化。在一定范围内控制电压以确定掺杂程度，因此可见光区域被不同的吸收，显示颜色变化，产生电变色现象。1.2.1.1无机变色材料无电变色物质大部分是过渡金属氧化物或其衍生物，最初发现的电变色现象是无定形WO3薄膜的变色。过渡金属，电子层存在不稳定、不成对的单个电子。过渡金属元素的离子一般有颜色，基态和激发态的能量差很小，在一定

11、条件下，价态可逆转换，形成混合价离子的共存状态。离子原子的状态和浓度发生变化，颜色也相应地发生变化。这是有过渡金属氧化物电变色能力的原因。一般的无机变色物质可以根据氧化还原的原理细分为阳极着色物质和阴极着色物质。阴极变色材料主要是 b型金属氧化物。阴极变色材料的典型代表WO3薄膜是最古老、最详细的研究。WO3的变色过程很复杂，其机制一直在争论。双注入模型Faughnan模型是目前被广泛接受的模型。该模型认为，WO3薄膜的电变色机制在变色过程中由于电场的作用，正离子和电子被注入WO3晶格缝隙后，含有w的原因是变色的原因。阳极变色物质主要是族和Pt族金属氧化物或水合物。其中，NiO因其较大的着色/

12、漂白变色范围、长周期寿命和原料丰富、价格合理的优点，成为研究最多的阳极变色材料。氧化镍是具有NaCl结构的3d过渡金属氧化物，随着镍空位或过氧化氢的确定，氧化镍成为p型半导体。因此，氧化镍晶体中经常出现空位、缺陷和掺杂。双注入模型不能很好地说明NiO的变色过程，到目前为止，NiO薄膜的变色机制仍然存在很多争议。1.2.3电致变色现象变色现象是物质受外部环境影响而产生的对光反应的变化。自然中常见的现象是可逆转的变色现象，利用特定外部条件改变和恢复其颜色主要有四类：电变色、光致变色、热变色、压力变色。各自固有的应用前景电变色现象：是在电流或电场的作用下材料可逆变色的现象。早在20世纪30年代就有关

13、于电变色的初步报道。60年代Plant2在研究有机燃料的时候发现并研究了电变色现象。20世纪70年代初期，Deb3，4首次开发了薄膜电致变色器。从20世纪70年代中期到80年代初期，对电变色现象的研究大多仅限于电子显示设备及其反应时间。在此期间，美国科学家Lampert和瑞典科学家granqvista 5-7等提出，以电变色膜为基础的新节能窗口是智能窗口。1.2.4电致变色器件的应用电致变色设备的应用前景非常广阔，近年来相继开发了国内外信息显示设备、电致变色智能窗、防眩光反射镜等多种电致变色设备，变色太阳镜、高分辨率光电相机设备、光电化学能量转换和保管机等高新产品，前景非常诱人。1.2.4.1

14、电致变色显示器电子图像检测器(ECD)是最早开发和开发的电变色设备，与其他显示设备相比，其优点包括忽略盲角度、高对比度、轻松的灰度控制、易于制造、工作温度范围、低驱动电压、丰富的颜色和低功耗访问。适合响应速度要求不太高，并且与微电子电路兼容的大面积显示设备。但是响应时间长(数百毫秒)，效果好，寿命短。也就是说，由于周期数低、缺点，因此在时钟显示器上占据了液晶屏位置。在大屏幕显示(证券交易所、车站等公共场所)上，这种缺点会成为次要的或具有很大的发展价值。1.2.4.2电致变色智能窗电变色智能窗最初由兰珀8和格兰维斯塔9提出，意思是根据人们的需要改变太阳辐射能量的窗。现代建筑往往为采光和美观采用大面积玻璃幕墙。因此，夏季室内的热积累和冬季室内的热分散会给空调带来很大的负荷。电致变色材料的调光窗通过加直流电压或电流改变玻璃材料的颜色，调整进入光的反射或传输，从而改变材料自由调节进入或离开窗户的能量的光学性能，如图1.1所示。这样可以使室内照明柔和，温度合适，减少阴影。另一方面，它可以满足现代建筑的照明和美丽。这不仅合理利用了太阳能，还减少了室内空调的能