Entwicklung dotierter und undotierter Nb2O5-Sol-Gel-Schichten zur Anwendung als färbende Elektrode in elektrochromen Systemen

Abstract

Beschichtungen aus Nb2O5 und Nb2O5 dotiert mit Sn, Zr, Li, Ti oder Mo wurden mit dem Sol-Gel-Prozess in Verbindung mit dem Tauchbeschichtungsverfahren hergestellt. Ihre optischen und elektrochemischen Eigenschaften sowie ihre Struktur wurden systematisch untersucht. Durch Variation von Sintertemperatur und Menge an Dotierion konnten bei allen Systemen Schichten mit amorpher und hexagonaler Struktur hergestellt werden. Zusätzlich konnten mit Nb2O5:Li monokline sowie mit Nb2O5:Ti und Nb2O5:mo orthorhombische Strukturen erhalten werden. Alle Systeme wiesen bei Reduktion und gleichzeitiger Beladung Mi Li+ elektrochrome Eigenschaften auf. Die resultierende Einfärbung wurde als Effekt der Kristallinität interpretiert. Amorphe Schichten färbten sich braun, Schichten mit Kristalliten kleiner als 25nm färbten sich grau, Schichten mit größeren Kristalliten blau. Mit Nb2O5.0,4MoO3-Beschichtungen wurden abschließend elektrochrome Zellen hergestellt und elektrochemisch und optisch untersucht.

Sol-gel coatings of Nb2O5 und Nb2O5 doped with Sn, Zr, Li, Ti or Mo were prepared using the dip-coating technique. Their optical and electrochemical properties and their structures were systematically examined. Coatings with amorphous and hexagonal structure were obtained with each system by variation of the sintering temperature and the amount of doping ion. Further, monoclinic structures could be obtained with Nb2O5:Li, orthorhombic structures with Nb2O5:Ti and Nb2O5:Mo. All systems exhibited electrochromic properties by reduction and Li+-intercalation. The resulting colour of the coatings was interpreted as an effect of crystallinity. Amorphous coatings coloured brown, films with crystallites smaller than 25nm coloured grey and coatings with larger grains coloured blue. Finally, electrochromic devices were assembled using Nb2O5.0,4MoO3-coatings and electrochemically and optically examined.