用于高性能电致变色储能器件的一维共轭配位聚合物
电致变色智能窗的动态色彩控制，保护了用户的隐私，为用户提供了更舒适、更美观的环境。同时，安装了智能窗户的建筑可以通过减少制冷、取暖和照明需求来降低高达40%的能源消耗。为了最大限度地利用建筑空间，越来越多的工作致力于发展兼具变色、储能和显示的多功能智能窗。由于电致变色和储能过程都起源于电化学氧化还原反应，而电化学氧化还原反应过程与活性材料的表面积和电导率密切相关。因此，开发具有高表面积和电导率的新型电致变色活性材料对提升多功能智能窗的电致变色性能和储能性能至关重要。
【工作介绍】
近日，新加坡南洋理工大学Lee Pooi See（李佩诗）教授与合作者在Advanced Science发表题为“One-Dimensional π-d Conjugated Coordination Polymer for Electrochromic Energy Storage Device with Exceptionally High Performance” 的论文，文中利用化学浴沉积法制备了一维π-d共轭的Ni-BTA配位聚合物纳米线薄膜，所制备的Ni-BTA薄膜展示了优异的电致变色和能源储存性能。在经过10000次电化学循环后仍能保持其优越的电化学性能，因此其具有良好的耐久性。作者进一步提出了一种能实时直观识别储能状态的智能储能指示器，通过该器件颜色的变色可以直接读出其储存电能的多少。高性能的Ni-BTA配位聚合物薄膜将有望为在电致变色器件、储能电池和多功能智能窗等重要领域获得广泛应用。蔡国发博士和崔鹏博士为该论文的共同第一作者。
【图文速览】
图1 Ni-BTA 结构和形貌示意图
图2 Ni-BTA薄膜的电化学和电致变色性能
图3 Ni-BTA 电致变色薄膜着色态和褪色态 Raman、 FTIR、 XANES表征
图4 Ni-BTA 薄膜的储能和变色性能分析
图5 基于Ni-BTA 薄膜的变色储能集成化半固态器件及性能表征
【总结】
基于化学浴沉积法开发的一维共轭 Ni-BTA 电致变色薄膜具有以下优点：
1）通过化学浴沉积方法直接将薄膜长在导电基底上，且膜均匀，平整、无需二次制膜
2）Ni-BTA具有较大的比表面积和高电导率为制备高性能半固态储能电致变色器件提供高性能材料基础
3）Ni-BTA材料可以广泛用于其他领域，如储能，电催化，太阳能电池等领域
Guofa Cai, Peng Cui, Wenxiong Shi, Samuel Morris, Shi Nee Lou, Jingwei Chen, Jing-Hao Ciou, Vinod K Paidi, Kug-Seung Lee, Shuzhou Li and Pooi See Lee*, One-Dimensional π-d Conjugated Coordination Polymer for Electrochromic Energy Storage Device with Exceptionally High Performance, Advanced Science, 2020, DOI:10.1002/advs.201903109
第一作者简介：
蔡国发，博士，现为河南大学“杰出人才特区”特聘教授。2014年获得浙江大学博士学位（导师：涂江平 教授），2014-2019年在新加坡南洋理工大学Lee Pooi See（李佩诗）教授课题组从事博士后研究工作，现工作于河南大学特种功能材料教育部重点实验室。蔡国发博士自攻读博士以来，一直从事电致变色纳米材料、大尺寸和柔性多功能电致变色器件设计与制备的研究工作。迄今以第一作者身份在Sci. Adv.、Adv. Energy Mater.、ACS Energy Lett.、Nano Energy、Adv. Sci.、Chem. Sci.、Acc. Chem. Res.等学术期刊上发表论文26篇，合作论文20篇，与博士后导师合作出版专著的一个章节，论文总引超过 3300次，H影响因子31，ESI高被引论文5篇，已获授权国际国内发明专利5项。