DOI: 10.1021/acsanm.1c02231

在本研究中，采用同轴静电纺丝来构建负载有Ag、Au和CuO纳米颗粒的TiO2纳米纤维非织造网。在电致变色半电池组件中对该复合层进行测试。观察到纳米纤维复合材料中纳米颗粒组成与电致变色效应之间存在明显的相关性：负载Ag的TiO2呈黑褐色，Au呈深蓝色，CuO呈深绿色。对于电致变色应用，Au/TiO2层是最有希望的选择，其颜色调制时间为6s，透射率调制为40％，着色效率为20cm2/C，面电容为300F/cm2，以及18h内可循环1000次的循环稳定性。本研究为基于TiO2的电致变色器件的合理设计提供了一条未经探索的途径，该纤维层具有独特的颜色转换和光学效率。可以预见，同轴静电纺丝有望成为智能变色窗户的纳米制造技术。

图1.（a）TiO2纳米纤维的SEM和（b）TEM图像。（c）TiO2纳米纤维的SAED图谱以及所示的锐钛矿平面。（d）组成TiO2纳米纤维微晶间的单个晶粒和晶界（标记）的特写STEM BF图像。（e）一根Au/TiO2复合纳米纤维的STEM ADF图像。相应的STEM-EDX图为（f）红色的Ti信号、（g）青色的O信号以及（h）与Ti和O信号重叠的绿色的Au信号。突出显示了TiO2纳米纤维中Au纳米颗粒的存在。（i）载有（j）Ag、（k）Au和（l）CuO纳米粒子的TiO2纳米纤维的高分辨率XPS光谱。在热退火后对含有和不含有NPs的TiO2纳米纤维进行测量。

图2.EC层的比较CV扫描（a）以及电荷密度随时间的变化（b）。

图3.（a）在第一次循环中处于有色和白色状态的ECD器件在可见光区的透射光谱。（b）有色（Tc）和白色（Tb）状态之间的透射率差异（ΔT）与时间（或循环数）的函数关系。请注意，不同材料之间无法比较透光率的绝对值；相反，对于器件功能，应考虑有色和白色状态之间透射率的变化。

图4.FTO基板上的裸、金属（Ag，Au）以及金属氧化物NP（CuO）负载TiO2纳米纤维的（a）光透射率（左，y轴）和吸收率（右，y轴）与测量波长的函数关系。实线表示透射率，虚线表示吸收率。（b）由Ag/TiO2、Au/TiO2和CuO/TiO2吸收率值得出的Tauc图。构建Tauc图以评估不同NP负载纳米纤维的带隙。

图5.使用FTO涂覆玻璃基板作为计数器组装ECDs。如图所示，将ECDs保持在-3V，可以清楚地看到不同NPs对所获得颜色的影响。TiO2产生淡蓝色，Ag/TiO2、Au/TiO2和CuO/TiO2分别产生棕色、深蓝色和深绿色。

图6.雷达图显示不同ECDs在平均颜色调制时间、透射率调制、着色效率、面电容和循环稳定性方面的优势。请注意，按照一般制造协议的要求进行前500次稳定性循环，Au/TiO2样品总共进行了1000次循环测量。