近日，蔡国发教授、贾瑜教授与新加坡南洋理工大学Lee Pooi See教授及合作者的研究成果《Tunable Intracrystal Cavity in Tungsten Bronze-Like Bimetallic Oxides for Electrochromic Energy Storage》在国际顶级刊物Advanced Energy Materials (IF=29.368, JCR一区)上发表。

文章链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202103106

电致变色智能窗是一种由导电玻璃和电致变色材料所组成的调光智能器件，在施加较小电压情况下，其颜色发生可逆的持久的变化，从而有选择性地吸收或反射外界的热辐射和阻止内部热扩散，达到调节光强度和室内温度，从而实现节能的目的，是一种太阳能高效利用和节能减排的重要前沿技术。高质量电致变色材料是构筑高性能电致变色器件的前提。传统的无机电致变色材料为二元过渡金属氧化物，如氧化钨、氧化铌、氧化镍、和氧化钼与普鲁士蓝及其衍生物，但这些电致变色材料在数百次电化学循环后由于离子捕获通常导致性能下降，阻碍了其实际应用。设计和开发新型电致变色材料是实现高效、快速和稳定电致变色薄膜和器件的关键。

在本文中，基于低成本可扩展的合成方法成功地制备了具有超结构有序的新型双金属Nb₁₈W₁₆O₉₃电致变色纳米材料，同时展示了优越的电致变色和储能性能，包括大的光学调制（在633 nm时高达93%，在1200 nm时高达89%）、高的着色效率（105.6 cm² C⁻¹）、大的储能能力(在2 A g⁻¹电流密度下为151.4 mAh g⁻¹)、优异的速率性能和出色的电化学稳定性（超过6000次循环）。基于这种高性能的电致变色薄膜，作者进一步组装了多功能的电致变色储能器件以实现动态调光与储能应用的有机结合，这种器件不仅可以管理进入建筑物的太阳光热辐射和保护个人隐私，同时可以把电能存入其中。当阳光很强的时候我们就可以给我们窗户充电，使其改变颜色，阻挡大部分阳光和热量，使我们室内保持凉爽舒适的环境，同时能量存储到窗户中。当夜幕来临的时候，我们需要照明，就可以把储存在窗户中的能量释放出来点亮灯泡或者其他电子设备，同时窗户恢复到原来的透明状态。以节约与合理利用我们来之不易的能源。本工作得到国家自然科学基金委、河南大学的经费支持。

图1 基于钨青铜型双金属氧化物的电致变色储能智能窗