电致变色材料是可持续发展和节能的关键“绿色”技术之一 ， 已经引起了学术界和工业界的兴趣 。 氧化钨是目前研究最广泛的电子材料之一 ， 被广泛应用于当今的“智能窗户” 。 一种流行的电化学方法是将小离子可逆插入电极材料中 。 因此 ， 氧化钨薄膜可以通过在低电压偏压下调整锂离子的插入 ， 使其颜色由透明变为深蓝色 。
然而 ， 锂离子插入并不总是可逆的 。 经过几个循环后 ， 这些离子在薄膜中聚集并侵蚀电致变色效果 。 这反过来又会影响光学调制和长期耐用性 。
在《应用表面科学》最近发表的一项研究中 ， 来自日本东京科学大学和日本国家材料科学研究所的科学家们 ， 合作定量评估插入锂离子的氧化钨薄膜的不可逆性 。 领导这项研究的东京科学大学副教授Tohru Higuchi表示：“首先 ， 不可逆的Li2WO4形成与不可逆的锂离子俘获是否不同?第二 ， 这些不可逆的成分能共存吗?常规措施无法区分这两种不可逆成分 。 因此 ， 我们进行了定量研究 ， 为这些问题提供了可靠的答案 。 ”
研究人员设计了一种结合原位硬x射线光电子能谱（HAXPES）和电化学测量的定量评估方法 。 HAXPES用于研究埋藏界面 ， 而电化学测试用于检测腐蚀性能 。 锂离子的插入导致氧化还原反应 ， 使钨离子的氧化态由W6+变为W5+ 。 基于这一变化 ， HAXPES可以评估“可逆锂离子”和“不可逆锂离子俘获” 。 然而 ， 用HAXPES评价“不可逆的Li2WO4形成”具有挑战性 。
该研究的合著者、日本国家材料科学研究所的Takashi Tsuchiya解释了原因:“Li2WO4中的W离子具有稳定的氧化态 ， 因为它们以W6+形式存在 。 因此 ， HAXPES无法评价Li2WO4形成的不可逆性 。 相反 ， 电化学测量可以区分 。 ”
【科学家|科学家揭开电致变色薄膜不可逆奥秘】为了进行电化学测量 ， 研究人员在锂离子导电玻璃陶瓷（LICGC）平面上构建了一个基于LixWO3的氧化还原晶体管 。 他们还构建了一个电化学电池 ， 以氧化钨薄膜为半导体 ， LICGC衬底为电解质进行HAXPES测量 。 此外 ， 他们还利用原位拉曼光谱来评估钨离子插入对LixWO3结构的影响 。 他们成功地确定了钨离子插入引起的结晶度的增加 。 计算得到的不可逆钨离子、不可逆Li2WO4形成和不可逆钨离子俘获的比例分别为41.4%、50.9%和7.7% 。
推荐阅读
- 揭秘陶乐德事件：男子在拘留室离奇消失，难道平行时空真的存在？
- 青藏高原将停止增高，后果不可承受，我们却未感到危机
- 寻求气候变化的确定性：要多少才足够？
- 少见！今年十五的月亮，不是十六圆
- 科学家在大型强子对撞机上寻找难以捉摸的基本粒子
- 地球果真出了大问题？火山爆发后出现神秘现象，科学家紧急发声
- 简述相对论发展史：从伽利略到引力波
- 重磅！英美科学家对奥密克戎病毒11个最新判断！对全球意义重大！
- 15000年前海底金字塔被发现，科学家推测：中华文明前身是MU文明
- 人的气运竟然真的存在？科学家竟然已经证实！