水系电解质离子对无定形WO<sub>3</sub>电致变色性能的影响

邢开笑; 吕哲; 李颜涛; 吕营; 李盼; 闫靖宇; 刘彬; 李晟泽; 刘星元

doi:10.37188/CJL.20230050

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水系电解质离子对无定形WO₃电致变色性能的影响

材料合成及性能 | 更新时间：2023-09-06

- 水系电解质离子对无定形WO₃电致变色性能的影响
  增强出版
- Effect of Aqueous Electrolyte Ions on Electrochromic Properties of Amorphous WO₃
- 发光学报 2023年44卷第8期页码：1404-1412
- 作者机构：
  
  1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室，吉林长春　130033
  2.中国科学院大学，北京　100049
  3.吉林大学数学学院，吉林长春　130012
- 作者简介：
  
  [ "邢开笑（1998-），女，河南南阳人，硕士研究生，2020年于四川大学获得学士学位，主要从事电致变色智能光学材料、器件及应用的研究。 E-mail： xingkaixiao20@mails.ucas.ac.cn" ]
  [ "吕营（1986-），女，吉林省吉林市人，博士，副研究员，2013年于吉林大学获得博士学位，主要从事电致变色智能光学材料、器件及应用的研究。 E-mail： lvying@ciomp.ac.cn" ]
  [ "刘星元（1970-），男，黑龙江伊春人，博士，研究员，1999年于中国科学院长春物理研究所获得博士学位，主要从事微腔光电子器件物理的研究。 E-mail： liuxy@ciomp.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  吉林省优秀青年科技人才项目（应用技术类）(20230508109RC);国家自然科学基金(61875195)
- DOI：10.37188/CJL.20230050
  中图分类号：
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邢开笑, 吕哲, 李颜涛, 等. 水系电解质离子对无定形WO₃电致变色性能的影响[J]. 发光学报, 2023,44(8):1404-1412.

XING Kaixiao, LYU Zhe, LI Yantao, et al. Effect of Aqueous Electrolyte Ions on Electrochromic Properties of Amorphous WO₃[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2023,44(8):1404-1412.
邢开笑, 吕哲, 李颜涛, 等. 水系电解质离子对无定形WO₃电致变色性能的影响[J]. 发光学报, 2023,44(8):1404-1412. DOI： 10.37188/CJL.20230050.

XING Kaixiao, LYU Zhe, LI Yantao, et al. Effect of Aqueous Electrolyte Ions on Electrochromic Properties of Amorphous WO₃[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2023,44(8):1404-1412. DOI： 10.37188/CJL.20230050.

摘要

WO,3,是理想的无机电致变色材料，其电致变色机制是在电压作用下发生可逆的氧化还原反应，并伴随着电解质离子在材料内部的嵌入和脱出。本文研究了含有Li,+,、Zn,2+,、Al,3+,的三种水系电解质对无定形WO,3,电致变色性能的影响。结果表明，当以Al,3+ ,作为嵌入离子时，WO,3,获得了最好的电致变色性能，包括快响应速度（着色响应时间2.8 s，褪色响应时间1.1 s）、大光学对比度（700 nm处达83.4%）、优异的循环稳定性（连续循环 1 000次仅衰减2.8%）、高着色效率（74.7 cm,2,·C,-1,），其综合性能在已报道的WO,3,电致变色器件中处于较高水平。机制研究发现，Al,3+,水系电解质溶液中性能的提升得益于快速的离子传输动力学。这些结果将为高性能电致变色器件构建和电解质优选提供简单有效的指导。

Abstract

WO,3, is an ideal inorganic electrochromic material. Its electrochromic mechanism is reversible redox reaction under the driving of voltage， accompanied by the insertion and extraction of counterions in the material. In this paper， we investigated the electrochromic properties of amorphous WO,3, in three aqueous electrolyte solutions of Li， Zn and Al. WO,3, achieves the best electrochromic performances when Al,3+, was used as insertion ions， including fast response speed （2.8 s for coloring and 1.1 s for decolorization）， large optical contrast （83.4% at 700 nm）， good cycling stability （2.8% decay for 1 000 successive cycles）， high coloration efficiency （74.7 cm,2,·C,-1,）， and its comprehensive performance is at high level among the reported WO,3, electrochromic devices. Mechanistic studies have revealed that the enhanced performance in Al,3+, electrolytes is due to the fast ion transport kinetics. These results will provide a simple and effective guidance for the construction of high-performance electrochromic devices and the optimization of electrolytes.

关键词

电致变色WO3水系电解质稳定性无定形

Keywords

electrochromicWO3aqueous electrolytesstabilityamorphous

references

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