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1、武汉纺织大学毕业设计（论文）开题报告课题名称光敏染料掺杂复合薄膜的制备与性能的研究学院名称化学与化工学院专 业轻化工程班级轻化11002学生姓名1.课题的意义 V2O5具有半导体特性，是离子和电子传导的混合导电材料，因此可以作为锂离子电池阴极材料和电致变色材料。同时 V2O5具有层状结构，有利于离子传输，具有较好的锂离子注入、脱出可逆性，这使得 V2O5可以作为许多碱金属离子、有机复合物和聚合物等的嵌入主体，因而是一种性能优异的主体材料。但是由于V2O5-nH2O凝胶是半导体材料，电导率较低，在安全的电压范围内，嵌入锂离子的容量较低，同时嵌入的Li+离子与其主体结构之间强的作用力降低了其循环稳
2、定性，而且电致变色效率较低，因此，限制了其作为离子储存层和电致变色层的广泛应用。本实验采用溶胶-凝胶法掺杂光敏染料D908与高分子物质PEO于V2O5-nH2O凝胶中，通过紫外-可见分光光度计得出吸光度曲线，比较其与纯V2O5-nH2O凝胶薄膜的电致变色效果，判断PEO、光敏染料D908是否对V2O5薄膜的电致变色效果起作用，并通过测量不同组分的红外可见光谱，判断染料与V2O5-nH2O凝胶薄膜的结合是化学结合还是物理结合。2. 所属领域的发展状况 电致变色是在电流或电场的作用下，材料发生可逆变色的现象。电致变色材料可分为两大类，一类为有机电致变色材料，通过电子的得失发生氧化一还原反应从而实现
3、着色和退色的可逆变化；另一类为无机变色材料，主要集中在过渡金属氧化物这些过渡金属氧化物通过离子(例如Li+，Na+或H+等)和电子的共注入和共抽出，使其化学价态或晶体结构发生变化，从而实现着色和退色的可逆变化，最常见的如MoO3、V2O5、NiO、WO3等。早在20世纪30年代就有关于电致变色的初步报道。80年代以来，有机变色材料的研究和变色器件的制备成为一个日益活跃的研究领域，积极寻找和竞相研究电致变色材料已成为该年代材料科学界迅速兴起的热点。Lampert C M提出的灵巧窗被认为是电致变色研究的一个里程碑，1994年第一届国际电致变色会议召开，会议讨论内容涉及电致变色器件，材料的电致变色
4、特性，电致变色应用中的电解质，以及电致变色器件中的导电聚合物等。近10年来，美国、英国、意大利、德国及其它国家就最新的玻璃产品，电致变色玻璃窗进行了深入广泛的研究并获得了令人满意的结果。起初，此种玻璃窗主要是为汽车工业开发的。最近，人们又开始探讨此种玻璃窗的大规格化及其在建筑上的应用。尽管此种玻璃窗还没有完全实现工业化生产，但具有很好的市场前景。目前，已推出了新型的用户控制型电致变色玻璃窗。3. 研究内容 本文主要探究的是光敏染料掺杂复合薄膜的光电性能，尤其是薄膜的电致变色响应时间与吸光度的变化范围。通过阅读前人研究结果，纯V2O5层间嵌入的Li+与周围氧的共价键与静电力都非常明显，V2O5层
5、间引入PEO后再嵌入Li+，Li+与周围氧的共价键与静电力都变的非常微弱，说明PEO嵌入V2O5层间使Li+具有很好的注入/脱出可逆性，从而改变V2O5薄膜的电致变色效应。溶胶-凝胶方法相比磁控溅射等物理方法，制备的V2O5薄膜响应速度快9。将合适的染料吸附到半导体表面上, 借助于染料对可见光的强吸收, 可将半导体的光谱响应拓宽到可见光区。因此，掺杂PEO与光敏染料均会改变V2O5薄膜，本文探讨就是聚氧化乙烯（PEO）与光敏染料Eversolar D908对V2O5薄膜电致变色效应的影响程度。4. 实验要求： 第一，V2O5溶胶需现制现配； 第二， PEO与光敏染料对V2O5溶胶的掺杂需在搅拌
6、条件下缓慢滴加； 第三，ITO导电玻璃的镀膜采用电化学沉积法，导电面需正对电极系统（镀膜工艺见图二）；5. 研究步骤：第1、 ITO导电玻璃清洗；第2、 V2O5nH2O溶胶的制备；第3、 V2O5薄膜的电化学沉积；第4、 V2O5薄膜变色性能测试；第5、 计时电流响应测试；第6、 电致变色稳定性测试；第7、 光学性能测试；第8、 SEM测试；第九、FITR测试6 参考书目：1 Tabata J,Kaneko N.Electrochromic display device exhibiting uniform coloration densityP,United States Patent:
7、4401983,19830830. 2 Green P E,Nicholson M M.Electrochromic display dot drive matrixP,United States Patent: 5049868,19910917.3 Wood D.电致变色复兴J.现代显示,2002,4:23-26.4 陈怡,徐征,孙金礼等.大面积智能电致变色玻璃的产业化现状及未来J.功能材料,2013(17):25-31.5 葛万银.TiO2纳米晶半导体电极及有机-无机电致变色器件的研究J.无机材料学报.2006(01):57-59. 6 靳艾平.掺杂及插层五氧化二钒复合电致变色薄膜的制备、
8、结构与性能研究D.武汉：武汉理工大学,2008.8 普厚芳,闰康平,涂铭放.光敏染料在Gratzel型太阳能电池上的应用及其研究进展J.化学试剂,2005,27(1):11-15,29.9 韩小斐.功能纳米金属氧化物薄膜的电化学制备与光学性质的研究M. 杭州: 浙江大学出版社,2006.60-62.11 高金环,塑晶化合物和无机粒子掺杂PEO基复合聚合物电解质的制备和性能研究D.长沙:中南大学,2008. 12 孔凡太,戴松元,王孔嘉.染料敏化纳米薄膜太阳电池中的染料敏化剂J.化学通报，2005,5：338-344.13 孙旭辉,包塔娜,张凌云等.染料敏化太阳能电池的研究进展J.化工进展,2001,31(1):41-52. 指导教师签名： 年 月 日
开题报告-光敏染料掺杂复合薄膜的制备与性能研究
