V2O5/GO柔性薄膜的制备及其电化学性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着现代社会科技的发展和人们需求的多样化,移动式、柔性可穿戴设备已经成为了衔接应用升级和技术革新的关键点。柔性显示屏因其时尚、轻薄、可弯曲、可折叠、易携带等诸多优势已成为世界各国研究的热点。当前用于柔性显示屏的显示技术主要有:电致变色技术、光致变色技术、热致变色技术、纳米变色技术。其中电致变色是指材料的光学性能在外电场的作用下发生稳定、可逆变化的现象,在外观上表现为颜色和透明度的变化,其实质是一种电化学过程。相对于其他几种技术而言,电致变色材料由于其低能耗、高的对比度、优良的光学调控幅度、高循环稳定性和制备工艺简单等优势使得电致变色技术在柔性显示屏上有着极大的应用前景。

19世纪60年代,deb于1969年首次发表了关于三氧化钨(wo3)薄膜形貌的文章,发现其具有电致变色性能,并提出了“氧空位色心”机理。随后以过渡金属氧化物为代表的电致变色材料的机理、器件等研究均取得了很大的进展。钒的化合物具有多种颜色,比如五氧化二钒(v2o5)呈淡黄色,四价钒呈现蓝色或者黑色,三价钒呈绿色,二价钒呈紫色,当v2o5向低价转变时,颜色会发生明显变化。同时v2o5具有类石墨烯的二维层状结构,电荷存储量高,氧化还原状态下的透过率较高、相差小,符合电致变色器件中对电极材料的要求。此外,v2o5薄膜作为电致变色材料,具有双着色特性,即阴、阳两种电致变色现象。当锂离子注入/抽出时,薄膜颜色呈现黄-绿-蓝的可逆变化,这种特性使得v2o5薄膜在电致变色器件中得到广泛的应用。

目前用于制备电致变色薄膜及器件主要用的是fto或ito导电玻璃,对于柔性v2o5电致变色薄膜及器件的研究还较少,刘彦宁等人制备了nio/v2o5纳米多孔电致变色复合薄膜,应用于柔性大面积电致变色器件,其循环稳定性、着色效率较v2o5有明显提高。虽然v2o5独特的层状结构使其具有良好的锂离子嵌入/脱出能力、多色显示和应用电压低等特性,但仍然存在循环稳定性差、电子电导率和离子电导率低等缺点,限制了其在柔性电致变色器件中的应用。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:采用液相剥离法制备超薄v2o5纳米片;采用二维材料转移法不同的方法将超薄v2o5纳米片和氧化石墨烯(go)进行层层组装(lbl),转移到柔性导电基底上,做成柔性电致变色薄膜。

材料表征:采用raman、xps、fe-sem、cv、ca、uv-vis等测试技术对薄膜进行结构、形貌及电化学性能表征。

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3. 研究计划与安排


第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告;

第4-8周:根据技术方案制备超薄v2o5纳米片,并将其与氧化石墨烯(go)进行复合,沉积在柔性导电基底上,做成电致变色薄膜;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] li m, weng d, wei y, et al. durability-deinforced electrochromic device based on surface-confined ti-doped v2o5 and solution-phase viologen. electrochimica acta, 2017, 248: 206-214.

[2] wang m, le dai d, joon-suk o, et al. large-area, conductive and flexible reduced graphene oxide (rgo) membrane fabricated by electrophoretic deposition (epd). acs applied materials amp; interfaces, 2014, 6: 1747-1753.

[3] tong z, zhang x, lv h, et al. from amorphous macroporous film to 3d crystalline nanorod architecture: a new approach to obtain high-performance v2o5 electrochromism[j]. advanced materials interfaces, 2015, 2: 1500230.

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