溶胶-凝胶旋涂法制备电致变色智能窗用钛酸锂薄膜

摘要

从可见光到近红外波段透过率可调制的电致变色材料,对于智能窗及其热管理方面的应用来说极具吸引力.钛酸锂是一种有潜力的电致变色阴极材料,但对其在智能窗领域的应用前景还缺乏相关的数据支持.本工作采用溶胶-凝胶旋涂法制备透过率高、结晶性好的钛酸锂(Li4Ti5O12)薄膜,通过联用电化学工作站和紫外-可见分光光度计原位表征了其电致变色性能.实验发现所有Li4Ti5O12薄膜对扫描速率等测试条件十分敏感,且有优异的双波段调制性能.此外,Li4Ti5O12薄膜厚度对材料的初始态透过率、调制幅度、响应时间、电压窗口和循环耐久性均有显著影响.其中450 nm厚的Li4Ti5O12着色/褪色响应时间分别为19.1和8.9 s,透过率调制在可见光区(550 nm处)为45％,经过20000 s连续循环,性能未发生明显衰退.Li4Ti5O12薄膜在近红外波段(1000nm处)的透过率调制高达80％,表现出优秀的节能潜力.本研究成功组装了由灰色至蓝色、循环性能良好的全固态无机电致变色器件:Glass/FTO/Li4Ti5O12/LiNbO3/NiOx/ITO,证明钛酸锂作为电致变色智能窗材料有潜力走向普及应用.