1. 研究目的与意义（文献综述）

电致变色效应的研究要追溯到1969年deb^[1]对非晶态wo₃薄膜的制备，自此国内外学者围绕电致变色薄膜及其应用进行了深入广泛的研究。目前，电致变色材料被认为是最有应用前景的智能材料之一^[2]，被广泛研究用于灵巧窗^[3]、可变反射装置如汽车和卡车上的防炫光后视镜^[4]、显示屏和可变发射率热控器件等^[5]。

1990年以来，国内外学者相继研究出了比较高质量的tio₂掺杂ceo₂^[6]、li掺杂moo₃^[7]、fe/v氧化物^[8]，ti/v氧化物^[9]和w/v^[10]氧化物混合无机电致变色薄膜。研究表明，对于moo₃、wo₃和v₂o₅薄膜的制备，可以采用化学气相沉积、射频溅射、溶胶-凝胶、电化学沉积和热蒸发等方法，其中溶胶－凝胶过程比其他方法更容易控制薄膜的化学计量比和结构，并且成膜方法简单，易与其他方法相结合控制和调节薄膜的结构和性能，更适用于制备电致变色器件中的电致变色层。利用吸附沉积法可将聚合物膜浸入金属氧化物的纳米颗粒水溶液中可以在膜面形成金属氧化物纳米材料层^[11]。

v₂o₅是离子和电子传导的混合导电材料，具有较好的锂离子注入、脱出可逆性及多电致变色行为，可以作为锂离子电池阴极材料和电致变色材料。但是由于v₂o₅·nh₂o干凝胶是半导体材料，在安全的电压范围内，嵌入锂离子的容量较小、循环稳定性较差，电致变色效率较低，因此，限制了其作为离子储存层和电致变色层的广泛应用。moo₃是较好的电致变色材料，通过高价态mo⁶ 掺杂v₂o₅主体材料，形成固溶液，高价态离子取代部分钒的位置，产生施主缺陷，在v₂o₅ 带隙引入新的能级，从而改善了主体材料的电学性能和光学性能^[8]。同时v₂o₅干凝胶具有层状结构^[12]，这使得v₂o₅可以作为许多碱金属离子、有机复合物和聚合物等的嵌入主体，于是我们利用其他的材料与其合成复合薄膜来提高薄膜的电导率，从而提高薄膜的电致变色性能。国内外研究表明，具有高电子电导的石墨烯的加入可以改变其电导率，增加v₂o₅的循环稳定性及离子嵌入脱出性能。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容和目标：

本实验以moo₃掺杂v₂o₅的稳定溶胶、高电导率的石墨烯为原料，以浸渍提拉法在ito玻璃基片上制备复合薄膜，探索 moo₃、石墨烯对薄膜电致变色性能的影响。用xrd进行物相分析，用xps、sem等分析所制备薄膜的价键状态和表面形貌，对graphene/v₂o₅/moo₃复合电致变色薄膜进行结构表征和性能测试，研究其结构与性能之问的关系，寻求有效的测试方法和手段，对复合薄膜材料中离子及电子传导的各向异性进行表征，并利用相关理论探讨它们与变色效率之间的关系等。

技术方案及措施：

3. 研究计划与安排

第1－2周：根据所选题目，查阅文献资料，学习与该课题相关的理论知识和实验操作技术，制定合理的实验方案，完成开题报告。

第3－6周：采用溶胶-凝胶法制备v₂o₅溶胶，并结合浸渍提拉技术制备出不同配比的graphene/v₂o₅/moo₃复合薄膜。

第7－10周：用现代分析测试方法（xrd、xps、sem等）表征该薄膜的结构和形貌，利用autolab型电化学工作站等仪器测试其电化学性能，初步整理实验数据。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] s. k. deb, optical and photoelectric properties and colour centers in thin films of tungsten oxide. philos. mag., 1973, 27: 801-802.

[2] matsui j, kikuchi r, and miyashita t. a trilayer film approach to multicolor electrochromism[j]. journal of the american chemical society, 2014, 136: 842-845

[3] 林改. 全固态电致变色智能窗[j]. 玻璃，2015, 3: 3-7