ПОЛУЧЕНИЕ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ЭЛЕКТРОХРОМНЫХ ПЛЕНОК WO3/rGO МЕТОДОМ СПРЕЙ-ПИРОЛИЗА НА СТЕКЛЯННЫХ ПОДЛОЖКАХ ITO

  • Алексей Викторович Щегольков Тамбовский государственный технический университет
  • Александр Викторович Щегольков Тамбовский государственный технический университет
Ключевые слова: оксид графена, электрохромные пленки, триоксид вольфрама, оптическая спектроскопия

Аннотация

Современное материаловедение развивается в направлении создания функциональных материалов с регулируемыми свойствами и параметрами. Особое место занимают материалы с электроуправляемыми оптическими свойствами, так называемые электрохромные пленки. Электрохромные пленки могут найти широкое применение при создании нового поколения устройств как в различных сферах электроники, так и в области возобновляемой энергетики. Одним из возможных направлений улучшения технических характеристик электрохромных пленок с практической точки зрения является их модификация углеродными наноматериалами, в частности оксидом графена (GO) и восстановленным оксидом графена (rGO). Использование GO и rGO в качестве модификатора для электрохромных материалов обусловлено рядом уникальных особенностей, а именно низкой чувствительностью к воздействию ультрафиолетового излучения, химической инертностью, высокой удельной площадью поверхности, возможностью изменения зарядового состояния, а также повышенной электропроводимостью rGO.

Для получения электрохромных пленок использован метод спрей-пиролиза. Он позволяет получать композитные электрохромные пленки на основе наноразмерного триоксида вольфрама (WO3), модифицированного rGO. Были исследованы электрохимические характеристики, а также изучено влияние rGO на эффективность работы электрохромных пленок. Электрохромные пленки WO3/rGO обратимо окрашивались в фиолетовый цвет при напряжении −2,1 В, а также обладали эффектом повышения коэффициента светопропускания при положительном напряжении, равном +2 В. В процессе исследования были изучены спектральные свойства полученных нанокомпозитных электохромных пленок WO3/rGO при различных значениях электрического потенциала, а также проведена оценка их стабильного циклирования в диапазоне напряжений от −0,7 до 1 В для трехэлектродной системы измерения потенциала. Было установлено, что управляемая активация электрохромных пленок WO3/rGO, связанная с эффектом увеличения светопоглощения, находится в диапазоне напряжений от −1,6 до −2,2 В, а обратный эффект свойствен диапазону от 0 до +2 В.

Биографии авторов

Алексей Викторович Щегольков, Тамбовский государственный технический университет

аспирант кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов»

Александр Викторович Щегольков, Тамбовский государственный технический университет

кандидат технических наук, доцент кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов»

Литература

1. Granqvist C.G. Handbook of Inorganic Electrochromic Materials. Amsterdam: Elsevier Science, 1995. 633 p.
2. Monk P.M.S., Mortimer R.J., Rosseinsky D.R. Electrochromism and electrochromic devices. New York: Cambridge University Press, 2007. 483 p.
3. Lampert C.M. Large-area smart glass and integrated photovoltaics // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2003. Vol. 76. № 4. P. 489–499.
4. Ge C., Wang M., Hussain S., Xu Z., Liu G., Qiao G. Electron transport and electrochromic properties of sol-gel WO3 thin films: Effect of crystallinity // Thin solid Films. 2018. Vol. 653. P. 199–125.
5. Zhang G., Lu K., Zhang X., Yuan W., Shi M., Ning H., Tao R., Liu X., Yao R., Peng J. Effects of Annealing Temperature on Optical Films Gap of Sol-gel Tungsten Trioxide Films // Micromachines. 2018. Vol. 9. № 8. P. 377–386.
6. Wang W., Peelaers H., Shen J.-X., Walle C.G. Carrier-induced absorption as a mechanism for electrochromism in tungsten trioxide // MRS Communications. 2018. Vol. 8. № 3. P. 926–931.
7. Louloudakis D., Thongpan W., Mouratis K., Koudoumas E., Kiriakidis G., Singiai P. Novel Spark Method for Deposition of Metal Oxide Thin Films: Deposition o Hexagonal Tungsten Oxide // Physica Status Solidi A. 2019. Vol. 216. № 7. P. 513–519.
8. Buch R.V., Rawal S.K., Chawla A.K. Structual, Optical and Electrochromic Properties of Sputter Deposited Tungsten Oxide Films in Argon-Helium Atmosphere // European Journal of Scientific Research. 2018. Vol. 148. № 2. P. 249–257.
9. Hincheeranum W., Chananonnawathorn C., Horprathum M., Eiamchai P., Limwichean S., Pattansetakul V., Aimpanakit K. Omnidirectional antireflection and electrochromic properties of WO3 nanorods prepared by oblique angle deposition // AIP Conference Proceedings. 2010. P. 6423–6429.
10. Li Y., McMaster W.A., Wei H., Chen D., Caruso R.A. Enhanced Electrochromic Properties of WO3 Nanotree-like Structures Synthesized via a Two-Step Solvothermal Process showing Promise for Electrochromic window Application // ACS Applied Nano Materials. 2018. Vol. 1. № 6. P. 2552–2558.
11. Buch V.R., Chawla A.K., Rawal S.K. Review on electrochromic property for WO3 thin films using different deposition techniques // Materials today: Proceedings. 2016. Vol. 3. № 6. P. 1429–1437.
12. Ren Y., Zhou X., Wang Q., Zhao G. Combined redox and plasmonic electrochromic effects in WO3/ITO double-layer films // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2018. Vol. 85. № 3. P. 732–742.
13. Klisch M.12-tungstosilicic acid (12-TSA) as a tungsten precursor in alcoholic solution for deposition of xWO3_1 − x_SiO2 thin films (x<0.7) exhibiting electrochromic coloration ability // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 1998. Vol. 12. № 1. P. 21–33.
14. Li D., Wu G., Gao G., Shen J., Huang F.-Q. Ultrafast coloring-bleaching performance of nanoporous WO3-SiO2 gasochromic films doped with Pd catalyst // ACS Applied Materials and Interfaces. 2011. Vol. 3. № 12. P. 4573–4579.
15. Saygin-Hinczewski D., Hinczewski M., Sorar I., Tepehan F.Z., Tepehan G.G. Modeling the optical properties of WO3 and WO3-SiO2 thin films // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2008. Vol. 92. № 8. P. 821–829.
16. Xu X.Q., Shen H., Xiong X.Y. Gasochromic effect of solgel WO3–SiO2 films with evaporated platinum catalyst // Thin Solid Films. 2002. Vol. 415. № 1-2. P. 290–295.
17. Jellison G.E., Modine F.A. Parametrization of the optical functions ofamorphous materials in the interband region // Applied Physics Letters. 1996. Vol. 69. № 3. P. 371–373.
18. Naseri N., Azimirad R., Akhavan O., Moshfegh A.Z. The effect of nanocrystalline tungsten oxide concentration on surface properties of dip-coated hydrophilic WO3-SiO2 thin films // Journal of Physics D: Applied Physics. 2007. Vol. 40. № 7. P. 2089–2095.
19. Yoo S.J., Lim J.W., Sung Y.-E., Jung Y.H., Choi H.G., Kim D.K. Fast switchable electrochromic properties of tungsten oxide nanowire bundles // Applied Physics Letters. 2007. Vol. 90. № 17. P. 173126.
20. Khalifa Z., Aly M., Abound A.A. Effects of annealing on structural, optical and electrical properties of WO3 films deposited by Sol-gel Tecnique // International Research Journal of Nanomaterials. 2013. Vol. 1. № 1. P. 1–11.
21. Hočevar M., Bogati S., Georg A., Opara U., Krašovec A. Photoactive layer in photochromic glazing // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2017. Vol. 171. P. 85–90.
Опубликован
2019-09-30
Выпуск
Раздел
Технические науки