層間水分子誘導提升氧化鎢近紅外電致變色

近期，中科院蘇州納米所趙志剛研究團隊提出了一種基於層間水分子誘導提升氧化鎢近紅外電致變色的新方法，有效解決了當前無機材料近紅外電致變色性能的優化難題。

近年來，近紅外波段（800~2000 nm）的電致變色材料由於在腫瘤光熱治療、光纖通訊、資訊存儲、電子顯示、航空航太和軍事偽裝等方面具有廣泛的應用前景，而備受關注。

目前，近紅外電致變色材料主要為有機材料（如紫羅精類化合物、導電聚合物等），然而，由於它們在惡劣條件（高溫、光照等）下耐久性差的原因，很難滿足一些軍事或民用的場景。相比之下，無機電致變色材料具有更高的環境適應能力，但是當前，具有優異近紅外電致變色性能的無機材料非常少。

因此，為了提高無機材料的近紅外電致變色性能，趙志剛課題組使用了一種基於層間水分子誘導的方法提升了材料的近紅外電致變色。

研究人員採用溶劑熱法通過溫度控制和熱處理方法分別製備出形貌結構一致的無水、一水和二水氧化鎢（WO3）納米片。當氧化鎢層間存在結構水分子時，WO3的層間距會顯著擴大，水分子鋪砌的層間通道為充放電過程中陽離子的遷移提供了高速通道，激發了從電池特性向電容特性的電化學轉變，從而極大促進了氧化鎢電容性驅動近紅外電致變色的性能。

在波長1600nm處，無水WO3、WO3•H2O和WO3•2H2O的透過調製率分別為43.8%、63.8%和90.4%。由此可知，隨著水分子的增多，氧化鎢的近紅外電致變色調製率逐漸增大。

著色效率是指在每單位插入電荷下光學吸收強度的變化，是評價電致變色材料性能的另一個非常重要的參數。實驗表明，無水WO3、WO3•H2O和WO3•2H2O納米片的著色效率分別為85.4cm2/C、384.6 cm2/C和322.6cm2/C。

除此之外，層間水分子的存在還可以改善氧化鎢材料的電致變色迴圈穩定性。研究表明，經過500次迴圈後，WO3•H2O和WO3•2H2O分別保留了原始光學調製率的89.6%和93.7%，都遠大于無水WO3（64.5%）的穩定性。

據悉，該研究成果發表於近期的ACS Applied Materials & Interfaces 期刊上。

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