近日，光-热辐射研究中心刘林华教授团队在非晶三氧化钨纳米点应用研究领域取得新进展。他们提出了一种新的非晶三氧化钨纳米点合成策略，同时分析了乙二醇作为配体对于其光致变色和电致变色性能的影响，并且通过与其他材料的复合该非晶三氧化钨纳米点未来有望在智能变色产品中得到广泛的应用。该项工作以“Amorphous Tungsten Oxide Nanodots for Chromatic Applications”为题发表在国际顶尖材料学期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19，Nature Index期刊）上。金沙威尼斯欢乐娱人城能源与动力工程学院为该成果的第一完成单位，前沿交叉科学青岛研究院为第二完成单位，李海增教授、王程超助理研究员和阿尔伯塔大学Eric Hopmann博士为该论文的共同通讯作者，能源与动力工程学院硕士生刘鹏程和前沿交叉科学青岛研究院博士生王彬为该论文的共同第一作者。
非晶三氧化钨已在光致变色和电致变色领域得到广泛应用。由于非晶三氧化钨纳米点拥有较大的比表面积，因此其具有卓越的变色性能。然而，非晶态三氧化钨纳米点的制备仍然具有挑战性，这是由于三氧化钨晶格的取向生长性质，在温和的条件下很容易形成晶态三氧化钨结构。因此，开发一种简单的非晶三氧化钨合成策略对于其实现更加广泛的应用是十分重要的。
鉴于此，光-热辐射研究中心李海增教授，王程超助理研究员以及阿尔伯塔大学Eric Hopmann等人通过电解-油浴法制备了尺寸为2-5 nm的非晶三氧化钨纳米点（图1）。首次揭示了乙二醇（EG）配体对非晶三氧化钨纳米点的变色应用的影响。EG配体在非晶态三氧化钨纳米点上的存在抑制了电致变色的特性，同时促进了光致变色的性能。然而，EG配体对三氧化钨纳米点更深的影响机制值得全界进一步研究和开发。作为概念证明（图2），利用去除EG的非晶三氧化钨纳米点组建了一种新型的锌阳极电致变色器件，该器件具有快速的颜色切换时间（着色6.5 s,褪色3.3 s）和良好的可逆性。此外，具有良好光致变色性能的含有EG的非晶三氧化钨纳米点被用于透明光致变色水凝胶和纺织品。光致变色纺织品不仅可以用于可重写的纸张，还可以用于有效的热调节。虽然透明光致变色水凝胶具有良好的性能，但其长期稳定性受到保水性的显著影响。为了克服这一挑战，对透明光致变色水凝胶进行适当的密封，可以保持长期的稳定性。本文报道的聚乙烯醇（PVA）光致变色纺织品易溶于水，因此可洗光致变色纺织品的设计值得进一步研究。这些结果标志着与先前报道的电致变色和光致变色三氧化钨相比有显著改进，使我们的非晶三氧化钨纳米点成为最有前途的变色材料之一，为开发基于WO3的智能变色产品提供了新的机会。
图1. 非晶三氧化钨纳米点的制备与表征
图2. 非晶三氧化钨纳米点在电致变色和光致变色中的应用
原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202400760
