Sol Jel Döndürme Yöntemiyle Hazırlanan WO3 Nano Yapılı Filmlerin Yapısal, Optik ve Elektrokromik Özelliklerine Parçacık Boyutunun Etkisi

Yıl 2017, Cilt: 21 Sayı: 3, 899 - 904, 08.03.2017

Ümit Özlem Akkaya Arıer

Öz

Bu çalışmada, sol-jel döndürerek kaplama tekniği kullanılarak ITO cam altlıklar üzerine hazırlanmış nano yapılı WO₃ filmlerin yapısal, elektrokromik ve optik özellikleri, üretim parametrelerine bağlı olarak incelenmiştir. WO₃ solünde, H₂O:WO₃ oranı değiştirilerek farklı parçacık boyutları içeren soller elde edilmiştir. Üretilen sollerden döndürerek kaplama yöntemi ile 2000 dev/dk hızda filmler hazırlanmıştır. Tüm filmlere 1.5 saat süreyle 300, 325, 350 ve 375 ⁰C’lerde ısıl işlem uygulanarak filmlerin yapısal ve optik özellikleri incelenmiştir. Parçacık boyutlarının H₂O:WO₃ oranı ve ısıl işlem sıcaklık değerlerinin artmasıyla artış gösterdiği atomik kuvvet mikroskopu (AFM) ve taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile belirlenmiştir. X-ışını kırınımı (XRD) analizi sonucunda, filmlerin monoklinik faz yapısında olduğu gözlenmiş olup parçacıkların büyümesi için gerekli aktivasyon enerjisi 22.17 kJ /mol olarak hesaplanmıştır. Filmlerin yapısal ve morfolojik özelliklerinin yanı sıra elektrokimyasal ve optik özellikleri de incelenmiş, bu özellikler potentiostat ve uv-vis spektrofotometre kullanılarak karakterize edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

WO3, Nano; Film; Parçacık boyutu; Sol-jel

Kaynakça

• [1] Biswas, P.K., Pramanik, N.C., Mahapatr, M.K., Ganguli, D., Livage, J., Optical and electrochromic properties of sol–gel WO3 films on conducting glass, Materials Letters 57(2003), 4429–4432.
• [2] Fu, C., Foo C., Lee, P.S. One-step facile electrochemical preparation of WO3/graphene nanocomposites with improved electrochromic properties, Electrochimica Acta 117(2014), 139–144.
• [3] Li, J. Y., Huang J. F., Wu J. P., Cao L. Y., Cheng Y. Y., Yanagisawa K., Facile one-step deposition of electrochromic WO3•0.33H2O films on ITO substrate under solvothermal condition, Materials Letters 115( 2014), 151–154.
• [4] Chen, W., Shen, H., Zhu, X., Xing, Z., Zhang, S. Effect of citric acid on structure and photochromic properties of WO3–TiO2–ZnO composite films prepared by a sol–gel method, Ceramic İnternational 41(2015), 12638-12643.
• [5] Baker, A. P., Hodgson, S. N. B., Edirisinghe, M. J., Production of tungsten oxide coatings, via sol–gel processing of tungsten anion solutions, Surface Coating Technology 153(2002), 184-193.
• [6] Deepa, M., Singh, D.P., Shivaprasad, S. M., Agnihotry, S.A. A comparison of electrochromic properties of sol–gel derived amorphous and nanocrystalline tungsten oxide films, Current Applied Physics 7(2007), 220-229.
• [7] Sun, X., Cao, H., Liu, Z., Li J., Influence of annealing temperature on microstructure and optical properties of sol–gel derived tungsten oxide films, Applied Surface Science 255(2009), 8629-8633.
• [8] Ozer, N., Lampert, C. M., Electrochromic performance of sol-gel deposited WO3–V2O5 films, Thin Solid Film 349 (1999), 205-211.
• [9] Evecan, D., Gurcuoğlu, O., Zayim, E.O., Electrochromic device application of tungsten oxide film with polymer electrolytes, Microelectronic Engineering 128(2014), 42-47.
• [10] Deepa, M., Singh, P., Sharma, S. N., Agnihotry, S. A. Effect of humidity on structure and electrochromic properties of sol–gel-derived tungsten oxide films, Solar Energy Materials & Solar Cells 90(2006), 2665-2682.
• [11] Wu, C. L., Wang, C. K., Lin, C. K., Wang, S. C., Huang, J. L. , Electrochromic properties of nanostructured tungsten oxide films prepared by surfactant-assisted sol–gel process, Surface Coating Technology 231(2013), 403-407.
• [12] Wang, W., Pang, Y., Hodgson, S. N. B., XRD studies of thermally stable mesoporous tungsten oxide synthesised by a templated sol–gel process from tungstic acid precursor, Microporous and Mesoporous Materials 121(2009), 121-128.
• [13] Arier, U. O. A., Tepehan, F. Z. , Controlling the particle size of nanobrookite TiO2 thin films, Journal of Alloys and Compounds 509(2011), 8262-8267.
• [14] Arier, U. O. A., Tepehan, F. Z. , Influence of heat treatment on the particle size of nanobrookite TiO2 thin films produced by sol–gel method, Surface and Coatings Technology 206(2011), 37-42.
• [15] Du, J., Jiao, L., Wu, Q., Liu, Y.,Qi, Z., Guo, L., Wang, Y., Yuan, H., Mesoporous LiFePO4 microspheres for rechargeable lithium-ion batteries, Electrochemical Acta 98(2013), 288–293.
• [16] Neo, W. T., Ye, Q., Lin, T. T., Chua, S. J., Xu, J., 4,9-Dihydro-s-indaceno[1,2-b:5,6-b’]dithiophene-embedded electrochromic conjugated polymers with high coloration efficiency and fast coloration time, Solar Energy Materials & Solar Cells 136(2015), 92–99.