Os dispositivos eletrocrômicos (EC) têm sido considerados candidatos promissores para janelas inteligentes com economia de energia, telas de última geração e eletrônicos vestíveis. Íons monovalentes como H ⁺ e Li ⁺ eletrólitos baseados são os íons de inserção de referência para dispositivos EC, mas têm sérias limitações, como alto custo e instabilidade, além de serem difíceis de manusear. A busca de eletrólitos multivalentes é uma alternativa eficaz para preparar dispositivos de CE de alto desempenho; infelizmente, os relatórios relacionados estão atualmente limitados a materiais EC de óxido de tungstênio. Pesquisadores na China desvendam o efeito de diferentes cátions de valência nas propriedades de EC de nanocristais de dióxido de titânio (NC), o que pode fornecer algumas novas direções para o desenvolvimento de excelentes dispositivos de EC com estabilidade e durabilidade a longo prazo.
Eles publicaram seu trabalho em 3 de agosto na revista Energy Material Advances .

"É de grande importância buscar íons alternativos de inserção barata, estável e rápida em dispositivos de CE para obter uma aplicação de CE econômica e rápida", disse o autor correspondente Sheng Cao, professor associado da Escola de Ciências Físicas e Tecnologia de Engenharia, Universidade de Guangxi. "Atualmente, existem muitos materiais EC com Li ⁺ e H ⁺ como eletrólitos, mas ainda apresentam alguns problemas, o que dificulta o desenvolvimento posterior."

Cao explicou que íons multivalentes como eletrólitos de íons de inserção podem melhorar significativamente o desempenho da EC porque o número de elétrons por íon metálico multivalente se intercala na estrutura do que Li ⁺ ou outros íons monovalentes.

"Zn ²⁺ é considerado superior aos outros para desencadear o eletrocromismo devido ao seu processo de preparação simplificado e não toxicidade", disse Cao. "Além disso, o dispositivo EC de Al ³⁺ A intercalação de íons atraiu muita atenção devido ao seu rico armazenamento crustal, pequeno raio de íons, alto contraste óptico, segurança e confiabilidade.

No entanto, devido à forte interação eletrostática entre os íons multivalentes e a estrutura de intercalação, há grandes dificuldades no processo de intercalação. De acordo com Cao, até agora, os relatórios sobre o desempenho do EC impulsionado por diferentes íons de cátion de valência concentram-se principalmente nos materiais EC clássicos de óxido de tungstênio, e há uma falta de pesquisa sistemática sobre outros materiais EC. Dióxido de titânio (TiO₂ ) é um material candidato de grande potencial devido à sua excelente estabilidade física, química e resistência a ácidos. No entanto, ainda não há relato sobre TiO₂ para células eletroquímicas de íons trivalentes da comunidade EC ou pesquisas sistemáticas sobre o desempenho de EC impulsionadas por diferentes íons de valência ainda.

O desafio é a interação de rede de íons de Coulomb mais forte de íons multivalentes do que íons monovalentes, Cao disse que a dopagem de tungstênio em TiO₂ pode reduzir a energia de intercalação de íons e ativar suas propriedades eletrocrômicas. Cao e sua equipe exploram as propriedades EC do TiO dopado com W anatase₂ NCs em diferentes cátions de valência (ou seja, Li ⁺ , Zn ²⁺ e Al ³⁺ ) por espectroscopia de transmissão in situ e testes eletroquímicos.

"Resultados experimentais e cálculos teóricos mostram que Zn ²⁺ pode trazer a comutação rápida necessária, alto contraste e alta estabilidade para dispositivos EC", disse Cao. "Os resultados da pesquisa são de grande importância para a pesquisa básica no campo do eletrocromismo e abrem uma nova direção para a realização , dispositivos duráveis ​​e de troca rápida." + Explore mais

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