peo插层钒钨氧化物纳米薄膜的制备及其性能研究

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1、摘要近年来，利用能与Li+等碱金属离子发生拓扑化学反应的V205，M003等层状氧化物的层问结构特征，将聚合物嵌入层间来改善界面和层间性质，使材料呈现出许多优异的性能，对这类材料合成、结构、性能和界面行为的研究引起了人们的极大兴趣。本论文采用溶胶．凝胶结合水热法先向V205中掺杂W03进行无机修饰，以获得高性能的钒钨氧化物主体材料，再通过聚合物溶液插层法，将PEO插入钒钨氧化物层问制成纳米复合材料体系。利用XRD、TG．DSC、IR、XPS、SEM、AFM、TEM、交流阻抗谱、循环伏安法、紫外．可见分光光度计等测试方法，对钒钨氧化物薄膜及PEO插层后

2、的复合薄膜体系的结构和性能进行了分析。采用溶胶．凝胶结合水热法成功合成了均一、稳定的钒钨氧化物溶胶，所制得的薄膜均匀致密，并且具有较高性能。掺杂W后，薄膜仍保留了有序的层状结构，W03均匀分散于V205中形成固溶相，并提高了c轴方向的有序度。IR光谱显示，钒钨氧化物薄膜的V-O—V伸缩振动向低波数方向发生了显著漂移，表明掺杂的W取代了品格中的部分V原子而形成V-O．W键。XPS结合能的变化表明，水热前的钒钨溶胶很可能发生了氧化还原反应，水热后进一步发生品格取代。W的掺杂，人大提高了V205干凝胶的导电率、安全电压范围、电容量及致色效率。Vl8Wo．2

3、05"nH20干凝胶薄膜电荷容量的最大值可达到45．5mC／cm2，并且显示了优良的循环可逆性。该薄膜在730rim附近处的光调制范围(AT)可达到52％，而V20s"nH20薄膜仅有12％。通过聚合物溶液插层法掺杂一定量的PEO后，由其XRD、TG．DSC和IR结果可知，PEO成功嵌入到钒钨氧化物层间，并且与氧化物之间以V=O⋯O键结合。PEO的插层提高了薄膜的电导率，有效屏蔽了层间的静电作用力，提高了锂离子的扩散速率。(PEO)o．08V1．sWo．205"nH20干凝胶薄膜的最大电荷容量进一步提高到55．4mC／cm2。其光调制范围(AT)可达

4、到46．7％，与V1．8Wo．205"m20薄膜相差不大。这说明，适量PEO的掺入能够在基本保持原有V1．8Wo．205"nil20薄膜较宽光调制范围的基础上，使薄膜略微变得透明而不影响其较好的着／消色对比度。关键词：钒钨氧化物，PEO，纳米复合薄膜，电致变色，水热法AbstractThesynthesis，structure，propertiesandinterfacebehaviorofnanocompositematerialsbasedonlayeredV205andM003，whichcanbetopotacticallyreactedwi

5、thalkali—medalions(Li+，Na十，etc．)haveattractedmoreattentioninrecentyears．Theintercalationofpolymerintotheinterlayerisexpectedtoimprovetheinterfaceandinterlayerstructureofthesematerials，resultingindesirablenovelcharacteristics．Inthisdissertation，Wwasdopedtovanadiumpentoxidesolsby

6、thesol-gelandhydrothermalrouteforhostmaterial，andthenPEOwasintercalatedbypolymersolutiondirectintercalation．Meanwhile，thestructureandpropertiesofthesefilmswereinvestigatedbyXRD，TG—DSC，IR，XPS，SEM，AFM，TEM，AC，EIS，CVandUV二vismethod．V／W-oxidesolsweresuccessfullypreparedbysol-gelrout

7、ecombinedwithhydrothermalmethod．ItisfoundthatthepreparedV／W-oxidesolswithahighviscositywereuniformandcouldbestableforseveralmonths．TheV／W-oxidexerogelexhibitsexcellentperformance．Thefilmshavealayeredstructure，theW03hasbeenhighlydispersedintoVE05‘nil20frameworkandformsasolidsolu

8、tionphase，andthepresentoftungstencanincreasetheorderde