摘要
聚噻吩类电致变色材料因存在循环稳定性差、响应时间长等缺点，进而限制了其在电致变色器件（ECDs）中的应用。当ECDs的对电极（离子储存层）也由变色薄膜组成时，所组装的器件称为互补型电致变色器件。与单一变色薄膜结构的ECDs相比，互补型ECDs具有更加优异的循环稳定性、较高的光学对比度及着色效率。其中，离子储存层的厚度、透明导电基底的性能优化和变色层的形貌调控是决定互补型ECDs性能的关键因素。为此，本论文分别以P3TE、PT32BT和P3DT薄膜为电致变色层，以PEDOT薄膜为离子储存层，组装互补型ECDs。通过调节离子储存层的厚度、对ITO基底进行修饰和改变薄膜电沉积方法，研究其对聚噻吩基ECDs变色性能的影响。 （1）分别采用脉冲电沉积法（PED）和恒电位沉积法（PSD）在ITO电极上制备P3TE和PEDOT薄膜，并组装成互补型电致变色器件。通过调控电沉积时间，改变PEDOT薄膜的厚度，从而探究离子储存层与P3TE变色层的最佳匹配厚度，揭示离子储存层厚度对器件变色性能的影响机制。发现PEDOT-5薄膜的纳米粒子分布最均匀，粒径较小。与PEDOT-10和PEDOT-15薄膜相比，PEDOT-5薄膜的表面更加粗糙、疏松，且比表面积更大。PEDOT-5薄膜的这种纳米结构形貌最有利于电子传输、离子扩散和迁移，从而使得ECD-5具有更好的循环稳定性（180次循环后，光学对比度几乎没有衰减）和更短的响应时间（着色时间为2.28 s，褪色时间为0.41 s）。 （2）采用雾化喷涂法在ITO玻璃表面喷涂上一层H-MWCNTs，然后通过PSD法在H-MWCNTs/ITO上沉积一层PT32BT薄膜作为工作电极，以ITO玻璃上的PEDOT薄膜为对电极组装互补型电致变色器件。发现H-MWCNTs的引入，对PT32BT薄膜的表面形貌起到一定的调控作用。PT32BT薄膜由许多大小均一、排列紧密的三维纳米颗粒构成，且比表面积较大，有利于加快离子传输，从而提高器件的稳定性。此外，H-MWCNTs的引入，使PT32BT/H-MWCNTs/ITO电极的电化学活性大大提高，能够缩短离子在电极界面的嵌入/脱出时间。以PEDOT/ITO为对电极组装的ECD-4在150次循环后逐渐趋于稳定，从150次至270次循环，ECD-4的光学对比度仅下降了2%。 （3）分别采用PSD和PED两种电沉积法在ITO玻璃上制备P3DT薄膜，以空白ITO为对电极，组装电致变色器件。然后以PSD法制得的PEDOT薄膜为离子储存层，与P3DT薄膜组装成互补型电致变色器件。结果表明，P3DT-PSD薄膜由多层网状结构连续堆叠而成，薄膜层间距较小，且与ITO玻璃表面结合紧密，不易造成薄膜与ITO玻璃剥离。此外，P3DT-PSD薄膜的比表面积大，电化学活性更高。因此，P3DT-PSD薄膜有利于缩短离子的传输路径，加快离子的传输，提高器件的变色性能。基于P3DT-PSD薄膜制备的ECD-3具有大的光学对比度（25%）、较短的响应时间（着色和褪色时间分别为1.39 s和0.62 s）和良好的循环稳定性（270次循环后，ΔT由20%降低到15%）。
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