多次循环后薄膜的显微形貌图(a)黄色; (b)绿色
电致变色是指材料或体系在外加电场作用下发生可逆的色彩变化. 自从Deb在1969年首次发现非晶态氧化钨的电致变色现象后,引起了各国学者的关注. 自1975年以来,有关这方面的美国专利多达900项. 作为显示材料 ,它比液晶显示具有不受视角限制,可在较大范围内调节色彩及明暗度 ,且受环境温度影响小等优点 ,因而可用于电子表等小器件的显示和大屏幕指示标记.
美国的Donnally公司和Nikon公司已经成功地将氧化钨和氧化铱、氧化镍作为变色材料 ,采用Ta2O5作为电解质制成了防刺眼汽车后视镜. 采用电致变色材料的透射式器件如Smart window ,可以根据季节不同人工调节色彩 ,改变玻璃窗在不同波段的透射或反射性能 ,从而改变阳光进入室内的多少. 不仅满足了建筑物采光和美观的需要 ,而且可以减少炎热的夏季和寒冷的冬季造成的空调能耗. 由于上述应用前景 ,近年来该领域得到了较广泛的研究. 鉴于目前研究较多的电致变色材料仍是Mo , W , Ni 等一类过渡金属氧化物, 并且多限于在无色和蓝色或棕色之间转换,因此研究具有多种色彩的电致变色材料有重要的意义.
1980和1981年Gottesfeld等在研究金属铑电极上的阳极氧化膜时 ,发现阳极膜的颜色随电位而改变. 此后有关该方面的报道较少 ,尤其作为电变色材料在应用方面的研究未见报道.
复旦大学化学系江志裕等人采用溶胶-凝胶方法制备了氧化铑电致变色薄膜. 通过施加阴极或阳极电位 ,薄膜在碱性电解液中呈现从亮黄(还原态)到深绿(氧化态)的可逆颜色变化 ,而且可达到上千次循环而性能不变. 采用XRD , SEM , TG, DTA , UV-V , FTIR和循环伏安等技术对薄膜的晶态、形貌、热处理过程和电变色过程进行了研究. 得出100℃处理的膜内含有一定量的结晶水 ,其性能最好. 对薄膜的电致变色性能如:着色效率、响应时间及循环寿命、开路记忆等进行了测试 ,并讨论了氧化铑薄膜电变色的反应机理.