基于氧化钨薄膜制备的智能玻璃

在过去的几十年里，电致变色器件受到了材料行业相关领域研究人员的极大关注。电致变色是材料在低电场下的光学性质（如吸光度和透射率）的可逆变化。电致变色器件具有广泛的应用，包括反射式显示器、智能窗、信息显示器和电致变色纸。

三氧化钨 (WO3) 被认为是一种极好的 EC 材料。然而，其稳定性差和开关时间慢等缺点限制了其大规模应用。尽管无定形 WO3 薄膜已表现出良好的光学性能和高着色效率，但它们仍然存在电致变色重复性差、响应时间较长和稳定性差的问题。基于氧化钨薄膜制备了智能玻璃电致变色器件，三氧化钨薄膜表现出良好的光学调制和高电致变色性能。 WO3薄膜基电致变色器件的合成步骤如下：

钨酸铵水合物 ((NH4)6W12O39.xH2O, Alfa Aesar) 和草酸 (C2H2O4, Merck) 分别用作氧化剂和燃料。根据方程式中给出的反应，氧化剂与燃料之比 (O/F) 保持在 1。 (1)称取水合氧化钨铵6.08g和草酸2.27g。将这两种化学品溶解在 15ml 蒸馏水中。然后，将两种溶液混合并磁力搅拌15分钟。使用加热套在 300°C 下引发燃烧反应。几秒钟内，反应完成，合成的粉末用乙醇洗涤数次。过滤后，将粉末在 80°C 下干燥过夜。由于反应的爆炸性，获得的粉末量小于理论值。

为了比较，在相同条件下对商业氧化钨粉末（纯度 99.8%，Alfa Aesar）和合成的 WO3 粉末进行以下步骤以获得薄膜。 SCS-WO3 和 C-WO3 粉末分别用直径为 1 cm 和厚度为 0.14 cm 的颗粒制备，然后在 850°C 下烧结 8 小时。 ITO（氧化铟锡）和康宁玻璃基板的清洗程序在丙酮、去离子水、酒精和去离子水中进行超声波清洗。每个步骤包括 10 分钟。在 WO3-x 薄膜的基底上沉积了两种通过铜舟电子束蒸发制备的颗粒。在蒸发过程中，真空度约为8.2×10-6 Torr。镀膜过程中，基板保持在室温，沉积速率为2Å/s。

综上所述，基于氧化钨薄膜制备了智能玻璃，三氧化钨薄膜表现出良好的光学调制和高电致变色性能。发现电子束蒸发的SCS-WO3薄膜呈现非晶、均质、均匀的结构，并具有高效电致变色性能（550nm处ΔT=68%，CE=60cm2/C）和C-WO3薄膜(ΔT= 58% at 550nm and CE=44cm2/C) 具有高着色效率和光透射调制。此外，两个样品在±1V 开关周期内还显示出快速的着色和漂白速度。然后，使用 Nafion 电解质制造基于 SCS-WO3 的全固态 ECD（ΔT=63% at 550nm 和 CE=97cm2/C）。未来，创新的SCS-WO3薄膜可直接广泛应用于节能智能显示应用。

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