引言
雙波段電致變色智能窗是新加學近幾年興起的一種新型電致變色智能窗，由于其能夠選擇性調控可見光與近紅外的坡國透光率，從而可以實現對太陽光與太陽熱的教M基智能化管理，更大幅度的于氧降低建筑的能源消耗，優化建筑的缺陷能源效率，在現代綠色節能建筑領域具有重要的新加學應用前景。然而雙波段電致變色智能窗的坡國發展受限于有限的雙波段電致變色材料。目前可見光與近紅外的教M基選擇性調控主要依賴于半導體納米晶與傳統電致變色材料的復合，然而這些復合材料的于氧設計和制備過于復雜，嚴重阻礙了雙波段電致變色智能窗的缺陷發展。利用單組分的新加學電致變色材料實現對可見光與近紅外的選擇性調控，替代復雜的坡國復合材料，可有效解決當前雙波段電致變色智能窗所面臨的教M基的問題。因此尋求一種單組分雙波段電致變色材料是于氧當前雙波段電致變色智能窗領域的發展趨勢。
成果簡介
近日，缺陷新加坡國立大學Lee Jim Yang 教授課題組發現具有等離子體效應的氧缺陷TiO2-x納米晶是一種高效的單組分雙波段電致變色材料， 并且證明了引入本征氧缺陷比異質元素取代摻雜可以更加有效的提升TiO2的雙波段電致變色性能。此外，作者還報道了一種氟化物輔助制備氧缺陷TiO2-x納米晶的可控合成方法，實現了對TiO2-x納米晶的形貌、均一性、氧缺陷濃度以及LSPR性能的可控調節。優化的TiO2-x納米晶薄膜不但可以實現可見光與近紅外的有效選擇性調控，而且解決了金屬摻雜TiO2中異質摻雜金屬所帶來的問題。此外，豐富的氧空位不但保證了TiO2-x納米晶對近紅外的選擇性調控，而且提高了鋰離子在TiO2-x晶格中的擴散系數，改善了電致變色的響應速度。基于TiO2-x納米晶薄膜制備的雙波段電致變色器件展現了優異的雙波段電致變色性能，通過三種不同的工作模式（明亮、清涼和黑暗模式）可實現對可見光與近紅外的有效獨立調控，可有效降低建筑在照明與空調系統的能耗。制備的雙波段電致變色智能窗同時也展現了有效的能量回收功能，可回收利用大部分著色過程中所消耗的能量，因此器件在著色和褪色過程中的能耗得到顯著降低。該成果以題為“Plasmonic Oxygen Deficient TiO2-x Nanocrystals for Dual-Band Electrochromic Smart Windows with Efficient Energy Recycling”發表在國際知名期刊Advanced Materials，通訊作者為Lee Jim Yang 教授，第一作者為張圣亮博士。
圖文導讀
圖1.制備的具有不同氧缺陷濃度的TiO2-x納米晶溶液的光學性能表征（吸收光譜和數碼照片）。
圖2. 制備的具有不同氧缺陷濃度的TiO2-x納米晶的形貌（TEM）和結構?(XRD) 表征。
圖3. 優化的TiO2-x 納米晶薄膜的SEM、XRD以及CV 表征
圖4. TiO2-x 納米晶薄膜的電致變色性能表征。
圖5. 雙波段電致變色器件的電致變色性能及能源回收性能表征。
文獻鏈接
Zhang, S.; Cao, S.; Zhang, T.; Lee, J. Y. Plasmonic Oxygen Deficient TiO2-x Nanocrystals for Dual-Band Electrochromic Smart Windows with Efficient Energy Recycling.?Advanced Materials 2020, 2004686.
原文鏈接
https://doi.org/10.1002/adma.202004686.
本文由作者團隊供稿。
