复合材料学报2024,Vol.41Issue(6) :3060-3069.DOI:10.13801/j.cnki.fhclxb.20231026.002

WO3/PEDOT双层复合空心纳米球阵列的设计生长与电致变色/储能双功能特性

Designed growth of hollow WO3/PEDOT bilayer hybrid nanosphere arrays film with superior electrochromic and capacitive performance

史英迪 马凯 范梦祥 王丽荣 汤凯 柯香 刘太康 廖钊莹 董迎春
复合材料学报2024,Vol.41Issue(6) :3060-3069.DOI:10.13801/j.cnki.fhclxb.20231026.002

WO3/PEDOT双层复合空心纳米球阵列的设计生长与电致变色/储能双功能特性

Designed growth of hollow WO3/PEDOT bilayer hybrid nanosphere arrays film with superior electrochromic and capacitive performance

史英迪 1马凯 2范梦祥 2王丽荣 3汤凯 1柯香 1刘太康 2廖钊莹 2董迎春2
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作者信息

  • 1. 安徽科技学院 化学与材料工程学院,蚌埠 233000;安徽省石英砂纯化和光伏玻璃工程研究中心,滁州 233100
  • 2. 安徽科技学院 化学与材料工程学院,蚌埠 233000
  • 3. 安徽科技学院 学生处,凤阳 233100
  • 折叠

摘要

本文采用模板辅助磁控溅射和电化学沉积技术,构建了WO3/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)双层复合空心纳米球阵列.独特的空心纳米阵列结构可以提供与电解液较大的接触面积,有利于电极与电解液之间的离子传输,所制备的WO3 层属于对小离子具有大容量的非晶相,提供了大量的离子结合位点,PEDOT层则形成了一个独特的导电网络,可以有效地促进电子传递并连接原本分离的色心.所制备的空心纳米球复合薄膜在可见光波段具有较高光学调制能力(633 nm处 77.4%),较快的响应速度(着色 3.2 s,褪色 4.2 s),良好的循环稳定性(2 000次循环后失去 14.5%的光调制幅度),在低电位下-1.0/1.0 V下具有良好的着色效率(116.2 cm2·C-1),所获得的有机无机复合材料还具有较高的面电容(54.6 mF/cm2)、出色的倍率性能和循环稳定性(经历2 000次循环后的面积电容仍保持为原来的79.6%).

Abstract

In this work,hollow WO3/poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)bilayer hybrid nanosphere arrays film was constructed by template-assisted magnetron sputtering combined with electrochemical deposition.The hollow nanosphere arrays could provide large contact area with electrolyte to benefit ion exchange.The prepared WO3 layer was responsible for offering a lot of ions binding sites due to the large capacity of amorphous WO3 for small ions,and the PEDOT layer was prepared to construct a unique conductive network which could effectively facilitate electron transportation and connect separated color centers.The obtained hollow hybrid nanosphere film exhibits outstanding electrochromic performance with high contrast(77.4%at 633 nm),fast response speed(3.2 s for coloring and 4.2 s for bleaching),good cycling stability(lose 14.5%optical modulation after 2 000 cycles)and decent coloring efficiency(116.2 cm2·C-1)at low colored/bleached potentials(-1.0/1.0 V).The hollow hybrid nanospheres also display high areal capacitance(54.6 mF/cm2),superior rate capability and cyclic stability(areal capacitance remains 79.6%after 2 000 cycles).

关键词

WO3/聚(3,4乙烯二氧噻吩)/纳米结构/磁控溅射/电沉积/电致变色/能量存储

Key words

WO3/PEDOT/nanostructure/magnetron sputtering/electrodeposition/electrochromic/energy storage

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基金项目

大学生创新创业训练计划(S202210879095202210879032)

安徽省自然科学基金(2108085QE199)

出版年

2024
复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.933
ISSN:1000-3851
参考文献量33
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