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Jun 20, 2023

Tinta electrocrómica negra con un método sencillo que utiliza una suspensión de nanopartículas de óxido de cobre

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 7774 (2023) Cite este artículo 741 Accesos 1 Detalles de Altmetric Metrics Los materiales electrocrómicos (EC) para ventanas inteligentes deben presentar un color oscuro y

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 7774 (2023) Citar este artículo

741 Accesos

1 altmétrica

Detalles de métricas

Los materiales electrocrómicos (EC) para ventanas inteligentes deben presentar un color oscuro y bloquear la luz visible (longitud de onda = 380–780 nm) para reducir el impacto ambiental. En particular, también se desean tonos negros, y hay muchos informes de intentos de crear estos tonos oscuros utilizando materiales orgánicos como polímeros. Sin embargo, sus métodos de fabricación son complicados, costosos e incluso pueden utilizar sustancias peligrosas; además, a menudo no son lo suficientemente duraderos, como por ejemplo cuando se exponen a la luz ultravioleta. Hay algunos casos reportados de materiales negros que utilizan el sistema CuO como material inorgánico, pero el método de síntesis era complicado y la funcionalidad no era estable. Hemos encontrado un método para sintetizar nanopartículas de CuO simplemente calentando carbonato de cobre básico y ajustando el pH con ácido cítrico para obtener fácilmente una suspensión. También se demostró la formación y funcionalidad de películas delgadas de CuO utilizando la suspensión desarrollada. Esta investigación permitirá la creación de ventanas inteligentes EC utilizando materiales y métodos inorgánicos existentes, como la tecnología de impresión, y es el primer paso hacia el desarrollo de materiales inorgánicos oscuros funcionales, rentables y respetuosos con el medio ambiente.

Los materiales electrocrómicos (EC) exhiben propiedades ópticas reversibles a través de reacciones electroquímicas redox, lo que permite controlar la transmitancia y la absorción en las regiones del infrarrojo cercano (NIR) y visible1,2. Debido a esta capacidad única, los materiales EC pueden aprovecharse para desarrollar dispositivos electrocrómicos (ECD), que se utilizan ampliamente para pantallas3, sensores4, dispositivos de almacenamiento de energía5 y ventanas inteligentes6,7. Los materiales CE se clasifican principalmente en inorgánicos u orgánicos. Los materiales inorgánicos incluyen óxidos de metales de transición (p. ej., óxido de tungsteno8, óxido de níquel9) y complejos inorgánicos (p.ej., estructura orgánica10). Los materiales orgánicos consisten en moléculas orgánicas conjugadas en π (p. ej., viologen11), polímeros conductores (p. ej., poliimida12, politiofeno13), etc. Los materiales EC inorgánicos ofrecen varias ventajas sobre los orgánicos, incluida una alta estabilidad y eficiencia química, así como un efecto de memoria. después de eliminar el voltaje externo, que son factores importantes que rigen las aplicaciones de ECD1.

Entre los materiales EC existentes en los ECD, ya se han comercializado aquellos que cambian entre estados transparentes y teñidos de azul14, pero ahora se requieren tintes grises o negros para satisfacer la reciente demanda de estados más oscuros, tanto por razones de diseño como para reducir el impacto ambiental. Si estos sistemas de materiales se pueden implementar, se podrán utilizar como material para ventanas en vehículos de próxima generación, como vehículos eléctricos y vehículos de pila de combustible, que se espera que se vuelvan más populares en el futuro. Cuando se aplican en ventanas, estos materiales pueden disminuir los costos de electricidad y aumentar la autonomía de estos vehículos al reducir la carga de aire acondicionado.

Hasta la fecha, varios estudios han demostrado materiales EC negros. Sin embargo, muchos de estos materiales reportados permanecen en la etapa de investigación básica porque son orgánicos15,16,17,18, requieren una variedad de materiales para su síntesis, su procesamiento es complejo y requiere mucho tiempo y, en algunos casos, tienen un gran impacto ambiental. . Por lo tanto, se requieren sistemas de materiales EC que puedan expresar el negro de una manera más sencilla.

Nuestro grupo ha estado desarrollando tintas basadas en dispersiones acuosas de óxido de tungsteno (WO3) y nanopartículas de PB (NP) para su aplicación en procesos húmedos para la preparación de películas delgadas de EC8,10. Entre los procesos húmedos, la impresión19 y el recubrimiento20,21 ofrecen la ventaja de permitir la fabricación de películas delgadas de EC en sustratos a gran escala en poco tiempo y a bajo costo. Además, estas técnicas son ventajosas para la preparación de películas finas sobre sustratos de vidrio y sustratos flexibles.

En este estudio, desarrollamos un método simple para preparar suspensiones dispersas de NP de CuO utilizando carbonato básico de cobre (II) como material de partida y ácido cítrico para ajustar el pH del agua. Aunque se han investigado ampliamente los métodos para producir partículas de CuO de tamaño nanométrico22,23,24,25, ha habido muy poca investigación sobre la preparación de suspensiones estables y dispersas de CuO NP, que son recubrimientos en fase líquida esenciales para la producción de películas delgadas26,27. Las aplicaciones biomédicas de las NP de CuO, por ejemplo, como materiales sensores, sensores de glucosa, sensores de H2O2, sensores de dopamina y cicatrización de heridas, están bien informadas28. Las suspensiones coloidales que contienen NP de óxido tienen un potencial significativo para su aplicación a escala industrial, porque son fáciles de aplicar en procesos de producción continuos, como la impresión y el recubrimiento de películas nanoestructuradas29. Se han realizado varios intentos para preparar suspensiones coloidales de CuO utilizando soluciones a base de nitrato y acetato26,30,31,32.

Sin embargo, estos procesos son tóxicos para los humanos y requieren un manejo cuidadoso. También son difíciles de implementar comercialmente cuando se requieren métodos de síntesis complejos. Por lo tanto, la producción efectiva y rentable de suficientes productos dentro de un período determinado para que estos procesos sean económicamente viables es un desafío importante.

A diferencia de estos métodos informados anteriormente, nuestro proceso no utilizó otros materiales como el hidróxido de sodio. En general, las partículas de CuO puras no se dispersan en agua. Por lo tanto, la superficie de CuO se modificó agregando ácido cítrico para mejorar la dispersabilidad en agua (Fig. 1a). Las NP y las dispersiones de óxido de hierro, plata y óxido de cobre se han preparado utilizando ácido cítrico en varios estudios, pero utilizaron materiales que requieren un manejo cuidadoso, como NaOH y nitrito metálico33,34,35. Hasta el momento no ha habido ningún informe sobre la preparación y dispersión exitosa de tales partículas usando ácido cítrico solo. Además, las películas delgadas de CuO generalmente se preparan mediante varios métodos convencionales diferentes, como la electrodeposición36, sol-gel12 y pulverización catódica37. Sin embargo, estos métodos requieren mucho tiempo y no se pueden utilizar para fabricar fácilmente una película grande. Por lo tanto, algunos investigadores han intentado preparar películas delgadas grandes en poco tiempo y a bajo costo recubriendo o imprimiendo suspensiones de NP dispersas. En este estudio, evaluamos la aplicabilidad de una suspensión dispersa de CuO NP para recubrir películas delgadas funcionales.

(a) Esquema de la preparación de suspensión de CuO NP dispersa y (b) fotografía de la suspensión de CuO preparada. (c) Diámetro medio (volumen) de las suspensiones dispersas de CuO NP preparadas. (d) Potencial Zeta de las suspensiones de CuO.

Además, aunque las películas delgadas de CuO ofrecen muchas aplicaciones, como baterías, sensores de gas y células solares, este estudio se centró en su comportamiento EC, que es una propiedad funcional del CuO. Richardson et al.38 observaron que las películas delgadas de CuO preparadas mediante pulverización catódica aparecían oscuras en el estado coloreado. Por lo tanto, el desarrollo de un método de recubrimiento que pueda usarse para fabricar fácilmente CuO de gran tamaño tiene un enorme potencial para reemplazar los materiales EC orgánicos negros convencionales16,39,40,41,42.

Con ese fin, utilizamos una suspensión dispersa de CuO NP para recubrir una película delgada funcional sobre un sustrato de vidrio recubierto de óxido de indio y estaño (ITO). Además, se utilizó alcohol polivinílico (PVA) para mejorar la adhesión de las NP de CuO al sustrato de ITO en las películas delgadas. La película delgada de CuO preparada mostró un gran cambio en la transmitancia del 70% ↔ 6% a una longitud de onda de 633 nm a través de una reacción redox electroquímica, lo que sugiere la posibilidad de producir un material negro como material inorgánico. Al comprender el comportamiento electroquímico y las propiedades de EC como una de las funcionalidades de la película delgada de CuO, el tratamiento del mecanismo de reacción y otros aspectos del comportamiento electroquímico se complica debido a la existencia de varios electrolitos y otras estructuras celulares. Para utilizar CuO como material electrocrómico negro estable, se asumió que sería difícil analizar el mecanismo de reacción detallado en películas delgadas preparadas con los métodos existentes. Sin embargo, el método de síntesis de suspensiones de nanopartículas basadas en CuO descubierto en este estudio nos permitió proceder con un análisis detallado del mecanismo de las propiedades electrocrómicas de las películas delgadas de CuO resultantes.

La tensión superficial y la viscosidad de la suspensión dispersa de CuO NP sintetizada mediante el procedimiento de la Fig. 1a fueron 69 mN / my 1,19 cP, respectivamente. En la Fig. 1b se muestra una fotografía de la suspensión. La densidad y el pH de la suspensión fueron 4,67 g/cm3 y 6,0, respectivamente.

Se determinó que el diámetro medio en volumen de las partículas en las suspensiones de CuO NP sintetizadas era de 56 nm utilizando mediciones de dispersión dinámica de luz (DLS) (Fig. 1c). Además, se midió el potencial zeta para analizar la estabilidad de la suspensión de CuO, lo que indica el posible comportamiento de la dispersión. Las suspensiones de CuO en tres condiciones diferentes de PVA se muestran en la Fig. 1d. Se obtuvo un potencial zeta medio de −34,9 mV para las suspensiones; Los valores de potencial zeta entre − 30 y − 40 mV suelen indicar una estabilidad moderada43,44. A modo de comparación, se prepararon soluciones coloidales con 95,0 % y 99,9 % de óxido de cobre (II), que están disponibles comercialmente, en las mismas condiciones utilizadas para sintetizar las NP de CuO. Sin embargo, estos polvos no se dispersaron bien en agua que contenía ácido cítrico disuelto (Figura complementaria S1).

Para determinar la estructura cristalina y la composición de fases de las NP de CuO obtenidas después de la evaporación del disolvente a 120 °C en un horno seco y la película de CuO preparada mediante el método de recubrimiento por rotación (Fig. 2a), se utilizaron patrones de difracción de rayos X (DRX). registrado para todas las muestras sintetizadas, como se muestra en la Fig. 2b. Los patrones de XRD de los nanopolvos de CuO fueron idénticos a los del CuO monofásico monoclínico, y los datos de difracción se correspondieron bien con los de la tarjeta CuO JCPDS (JCPDS 45-0937), sin picos de impurezas presentes. Además, el tamaño del cristalito primario (~ 20 nm) determinado por el método de Pawley, combinado con los resultados del análisis XRD, confirmó que el material disperso en la suspensión eran NP de CuO. Curiosamente, se observó un pico (220), correspondiente a Cu2O (JCPDS 71-3645), a ~ 42 ° para las películas recubiertas por rotación, como se muestra en la Fig. 2c. Este pico puede indicar que se forma Cu2O en las capas exteriores de la película debido a la reducción parcial de Cu (II) a Cu (I).

( a ) Esquema de la preparación de una película de CuO. (b) patrones de XRD de nanopolvos obtenidos a partir de suspensiones de CuO NP dispersas evaporadas con solvente y (c) películas delgadas de CuO recubiertas sobre sustratos de ITO.

Se empleó espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) para investigar la composición química de los polvos de CuO NP y las películas de CuO preparadas sobre los sustratos de ITO (Tabla complementaria S1). Los espectros de estudio XPS de las películas de CuO no mostraron picos de impurezas y solo exhibieron los picos correspondientes a Cu, O y C. Las Figuras 3a-1, b-1 muestran los espectros de alta resolución de Cu 2p, que se separan en Los picos de Cu 2p3/2 y Cu 2p1/2 se observaron a aproximadamente 932,3 ± 0,1 eV y 952,2 ± 0,3 eV, respectivamente45,46. La distancia entre estos picos principales de Cu 2p fue de 19,9 eV, lo que concordó con lo reportado para el espectro de CuO47. Además, las figuras 3a-1, b-1 muestran claramente que los espectros de Cu 2p contienen satélites de "sacudida", que son característicos del estado Cu2+45. Estos picos de satélite se desvían ~ 9 eV del pico principal (las energías de enlace (Eb) son aproximadamente 941 y 962 eV para Cu 2p3/2 y Cu 2p1/2, respectivamente). Se observaron picos intensos correspondientes a Cu2+ 2p3/2 y Cu2+ 2p1/2 para las NP de CuO, lo que indica que la muestra de NP preparada contenía CuO (Fig. 3a-1). Por el contrario, se observaron picos intensos de Cu+ 2p3/2 y Cu+ 2p1/2 para la película de CuO preparada sobre el sustrato ITO. Esto indica que la película contiene principalmente CuO y la capa exterior contiene Cu2O, en el cual el Cu(II) se oxida parcialmente a Cu(I)48. Esto estuvo de acuerdo con los resultados de XRD. Los perfiles XPS de O 1s se presentan en la Fig. 3a-2, b-2. Se observa un pico claro a 530,3 ± 0,2 eV, que puede indexarse ​​a O2− en CuO49. En particular, también están presentes otros tres picos débiles de O 1. El pico ubicado en 531,7 ± 0,2 eV se origina debido a hidroxilos superficiales49,50, mientras que los picos en 532,5 y 533,8 eV corresponden a C=O y C–O, respectivamente51. Los últimos picos se pueden atribuir al ácido cítrico y al PVA utilizados en la preparación de la suspensión dispersa de CuO NP. La señal C 1s de las películas de CuO (284,8 eV) en las figuras 3a-3, b-3 se puede atribuir a los enlaces C-C del PVA y el ácido cítrico48,52.

Perfiles XPS de alta resolución de (a) nanopolvos obtenidos a partir de suspensiones de CuO NP dispersas evaporadas con solvente y (b) películas delgadas de CuO preparadas sobre sustratos de ITO.

Para investigar el efecto de la adición de PVA sobre las características de formación de película de las suspensiones de CuO NP, se utilizó microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FESEM) para estudiar sus características morfológicas. La figura complementaria S2 muestra las imágenes FESEM de superficie y de sección transversal de películas de PVA CuO al 1% en peso. Según la imagen de la sección transversal que se muestra en la figura complementaria S2a, las películas de CuO tienen aproximadamente 200 nm de espesor y exhiben una buena adhesión entre los sustratos de ITO y los recubrimientos de CuO. Además, la morfología de la superficie que se ve en la figura complementaria S2b indica que la película exhibe una estructura porosa. Esta estructura porosa podría mejorar la difusión del Li+ en la película y contribuir a su conductividad catiónica53.

Las propiedades electroquímicas y de EC de las películas de CuO depositadas sobre los sustratos de ITO se analizaron utilizando una celda química de tres electrodos que contenía LiClO4/PC acuoso (1 mol/kg) como electrolito. Las mediciones de voltamperometría cíclica (CV) se realizaron en el rango de potencial de − 1,8 a + 1,3 V frente a Ag/AgCl a una velocidad de barrido de 5 mV/s. Los resultados se muestran en la Fig. 4a y en la Fig. Suplementaria S3. La película de CuO exhibe una reacción redox compleja y proponemos los siguientes cuatro pasos del mecanismo de reacción electroquímica. (1) La película delgada preparada se encuentra en un estado en el que CuO y Cu2O son una mezcla al comienzo de la reacción. (2) Un pico catódico54, que corresponde a Cu2O + 2CuO + 2Li+ + 2e− → 2Cu2O + Li2O55,56,57, apareció aproximadamente a −0,5 V, y la transmitancia aumentó ligeramente a −1,2 V. Esto se atribuye a la reducción de CuO presente en la película delgada a Cu2O, y es consistente con los resultados de XPS descritos anteriormente. (3) Además, se inició una reacción de oxidación, que corresponde a 2Cu2O + 2Li2O → 4CuO + 4Li+ + 4e−56, a aproximadamente − 1,8 V, lo que provocó que el color de la película cambiara a oscuro. Se observó un pico correspondiente a CuO en los resultados de XPS de la película delgada de CuO negra (Figura complementaria S4), y se considera que Cu2O58 y Li2O59 no participaron completamente. Finalmente, (4) se cree que la película pasa al estado CuO debido a 4CuO + 2Li+ + 2e− → 2CuO + Cu2O + Li2O a aproximadamente − 0,2 V. La densidad de carga transferida (ΔQ), que indica la actividad electroquímica del CuO película, se determinó realizando cronocoulometría (CC) a potenciales aplicados constantes de − 1,8 y + 1,3 V (frente a Ag/AgCl) durante 90, 120 y 120 s, respectivamente, para permitir tiempo suficiente para que se complete la reacción redox en cada película (Figura complementaria S5). Se observó un valor de ΔQ de 68 mC/cm2 para la película de CuO.

Propiedades electroquímicas y EC de las películas de CuO en una solución electrolítica de LiClO4/PC (1 mol/kg). ( a ) Perfiles CV de películas delgadas de CuO. La velocidad de exploración potencial fue de 5 mV/s. ( b ) Espectros de transmitancia blanqueados (línea azul), coloreados (línea roja) y preparados (línea negra) de películas delgadas de CuO. Se aplicaron voltajes constantes de –1,8 y + 1,3 V (frente a Ag/AgCl) durante 30 s cada uno para colorear y blanquear las películas, respectivamente. (c) \({(\alpha h\nu )}^{2}\) frente a la energía del fotón para películas delgadas de CuO en estados preparados, coloreados a –1,8 V y blanqueados a + 1,3 V. Las intersecciones de las líneas discontinuas corresponden a las bandas prohibidas directas. (d) Representación esquemática del diagrama de bandas de energía y fotografías del compuesto de CuO.

Los cambios en los espectros de transmitancia óptica de los estados de color marrón transparente y gris oscuro depositados de las películas de CuO se estudiaron mediante espectroscopía ultravioleta-visible (UV-Vis) durante el análisis CC, como se muestra en la figura 4b. El cambio en la transmitancia de la película de CuO con un espesor de 200 nm a + 1,3 y − 1,8 V fue aproximadamente del 63% a una longitud de onda de 633 nm. Sin embargo, la transmitancia de la película de 150 nm de espesor en estado coloreado aumentó y la transmitancia de la película de 300 nm de espesor en estado blanqueado disminuyó (Figura complementaria S6). Por lo tanto, el espesor de película de 200 nm se consideró el más apropiado para su aplicación como material EC. Además, la densidad óptica (ΔOD) se utilizó para calcular la eficiencia de coloración de la CE (CE), que es un parámetro de CE importante que determina el rendimiento electroquímico de las películas (Tabla complementaria S2). Este parámetro se define en las Ecs. (3) y (4):

donde λ = 633 nm, y Tλb y Tλc representan la transmitancia de los estados blanqueados y coloreados, respectivamente. Los valores de ΔOD y CE obtenidos para las películas de CuO fueron 1,04 y 15,36 cm2/C, respectivamente.

Las bandas prohibidas (Eg) de las películas en los estados depositados, marrón transparente y gris oscuro se pueden estimar utilizando los datos de transmitancia y el espesor estimado de la película (d = 200 nm). La Figura 4c muestra una representación gráfica de (αhv)2 frente a la energía del fotón (hv) para estos estados, que se puede evaluar utilizando la siguiente ecuación54,60,61:

donde α, d y T son el coeficiente de absorción, el espesor de la película y el valor de transmitancia, respectivamente. La densidad óptica se puede utilizar para obtener la energía de la banda prohibida de las películas transparentes trazando (αhν)1/η contra hν, según la siguiente relación58,59,60,61:

donde A y η son constantes y η depende de la naturaleza de la transición. Para materiales a base de óxido de cobre, se supone que η = ½, lo que corresponde a un mecanismo de transición electrónica directamente permitido48,50,52. Por lo tanto, en la región de absorción inicial (hν ≈ Eg), donde la gráfica de (αhν)2 vs. hν es lineal, la intersección de la línea ajustada extrapolada con el eje hν da la energía de la banda óptica, como se muestra en la Fig. 4c. Las energías de banda prohibida óptica directa para las películas de Cu2O y CuO, que según se ha informado se encuentran en rangos relativamente amplios de aproximadamente 2,1 a 2,6 eV y 1,3 a 1,7 eV, respectivamente54,62,63,64,65,66,67, dependen de el método de fabricación y la estequiometría. Los valores de banda prohibida óptica obtenidos experimentalmente se compararon con los datos informados, como se muestra en la Fig. 4d. La transmitancia en el estado depositado, el estado marrón transparente y el estado gris oscuro correspondieron a las películas compuestas de Cu2O + CuO, Cu2O y CuO + Cu, respectivamente. Los detalles de color también se evaluaron en función del cambio de banda prohibida utilizando el modelo de color L*a*b* de la Comisión Internacional de Iluminación (CIE: generalmente abreviado por su nombre francés, Commission Internationale de l'Eclairage) de 1976. Los valores de L* y b* disminuyeron de 83 a 32 y de 34 a 9, respectivamente, y el valor de a* aumentó de -5 a -2 a medida que el Cu2O se oxidó a CuO, lo que indica un color gris casi oscuro (Suplementario). Figura S7). Varios grupos informaron previamente sobre la cromaticidad de materiales EC orgánicos oscuros preparados mediante diferentes técnicas. Por ejemplo, Wu et al.68 observaron que los valores L* de los materiales EC orgánicos a base de aminas disminuyeron de 92 a 6 al cambiar del estado blanqueado al coloreado. Además, Liu et al.42 también informaron un cambio en L* entre 88 y 7 con un dispositivo EC orgánico compuesto de poliamida y viológeno.

Aquí, resumimos la superioridad de los resultados de este estudio comparándolos con los de estudios existentes. Aunque los materiales orgánicos presentan excelentes propiedades EC, tienen varias desventajas, incluido el uso de sustancias nocivas y procesos de fabricación complicados, así como una escasa durabilidad frente a estímulos externos (UV, temperatura, etc.). Por el contrario, la tinta de CuO utilizada en este estudio se puede sintetizar simplemente mezclando carbonato básico de cobre (II) con ácido cítrico, lo que permitió recubrir películas delgadas de CuO. Además, la película delgada de CuO preparada en este estudio mostró mejores propiedades de EC que cualquier película delgada de CuO reportada anteriormente en electrolitos a base de Li54 y mostró una baja transmitancia en longitudes de onda visibles de 380 a 780 nm, que es comparable a la de los materiales orgánicos de EC. Además, como nanomaterial, la tinta de CuO en este estudio tiene muchas aplicaciones potenciales en la vanguardia de la ciencia y la tecnología, incluida la catálisis69, sensores de gas70, células fotovoltaicas71, diodos emisores de luz72, transiciones de fase magnética73 y superconductores74.

Desarrollamos un método sencillo para sintetizar suspensiones dispersas de CuO NP utilizando solo ácido cítrico, carbonato básico de cobre (II) y agua. Este método no requiere productos químicos tóxicos convencionales como nitrito metálico o NaOH y reduce significativamente el tiempo y el costo de preparación de la suspensión. Se agregó PVA a las suspensiones para ayudar a evaluar la capacidad de depositar películas delgadas de CuO sobre un sustrato de ITO mediante recubrimiento por rotación, que es un método de preparación de películas simple y económico. Los resultados de XRD indicaron fuertes picos de CuO para el polvo obtenido de las suspensiones; sin embargo, aparecieron picos de Cu2O (200) para las películas recubiertas por rotación. Esto puede indicar la formación de Cu (II) en las capas externas de la película debido a la oxidación parcial de Cu (I), lo cual es consistente con los resultados de XPS. Los perfiles CV mostraron picos redox, que correspondieron a la transición reversible entre Cu2O y CuO. Las películas también exhibieron comportamiento EC durante la reacción redox; el color cambió a gris y marrón transparente con voltajes negativos y positivos, respectivamente. La diferencia en los valores de transmitancia entre los estados de película gris y transparente a 633 nm fue ~ 40%. Las bandas prohibidas para los tres estados de la película (preparada, gris oscuro y marrón transparente) se determinaron a partir de las mediciones de transmitancia, basándose en un mecanismo de transición semiconductor directo. Estos resultados confirmaron que el proceso EC fue impulsado por la conversión de Cu2O en CuO en una reacción redox reversible en la superficie de la película. Debido a que se sugiere que este material es superior a los materiales EC negros orgánicos en términos de resistencia a la luz (vida útil), se programan pruebas ambientales para demostrar su viabilidad práctica. En particular, en un proyecto de investigación en curso (JST A-STEP (número de subvención JPMJTR203D)), estamos llevando a cabo investigación y desarrollo de dispositivos EC negros que se pueden montar en el vidrio de las ventanas de los automóviles en colaboración con una empresa. Aunque existen muchos materiales y principios de cambio de color azul y transparente en los dispositivos EC comerciales, dado que los tonos azules tienen compatibilidad y afinidad con los colores de la carrocería cuando se instalan en automóviles, la "negrura" es uno de los elementos de desarrollo importantes no solo en términos de mera funcionalidad. , pero también en términos de diseño. Además, en Japón, por ejemplo, hay una gran diferencia de temperatura entre las cuatro estaciones (-20 °C en invierno y casi 40 °C en verano), y la temporada de lluvias es un entorno natural muy duro. Por lo tanto, con base en los resultados obtenidos en este estudio, la compañía planea convertir a un proceso de deposición estable (gran área y uniformidad) y avanzar en la durabilidad (resistencia a la luz, resistencia al calor y la humedad, etc.) requerida para las aplicaciones en vehículos. Los resultados obtenidos en términos de durabilidad y otros aspectos, así como las estrategias para superar los problemas, se informarán continuamente en el futuro. Finalmente, aunque el principal objetivo de investigación de este estudio fue crear materiales EC negros, las suspensiones de dispersión de CuO NP producidas mediante este método extremadamente simple podrían aplicarse en células solares sensibilizadas con colorantes, sensores de gas, baterías y dispositivos EC utilizando otras tecnologías de recubrimiento. como inyección de tinta y recubrimiento por hendidura.

Los siguientes reactivos se compraron y utilizaron sin purificación adicional: carbonato básico de cobre (II) (Cu2CO3(OH)2; FUJIFILM Wako Pure Chemical Co.), ácido cítrico (C6H8O7; FUJIFILM Wako Pure Chemical Co.), alcohol polivinílico (PVA; 99%; Japan Vam & Poval Co., Ltd.) y perclorato de litio (LiClO4; FUJIFILM Wako Pure Chemical Co.). El vidrio recubierto de ITO con una resistividad superficial de 10 Ω/sq se obtuvo de Geomatec.

Las NP de CuO se obtuvieron tratando térmicamente carbonato básico de cobre a 320 °C durante 3 h utilizando un horno de mufla (FP21, Yamato Scientific Co.) en condiciones atmosféricas. Se preparó una solución de ácido cítrico (2,0 M, pH: 3,0) usando agua purificada antes de agregar las NP de CuO. El pH de la solución de ácido cítrico fue ~ 2,5. A continuación, las NP de CuO (20% del peso total de la tinta) se mezclaron en agua purificada agitando durante 24 h a 1000 rpm a temperatura ambiente (~ 20 °C). Luego, las NP de CuO se recuperaron mediante separación centrífuga a 18.000 g durante 10 min. Posteriormente, las NP de CuO se dispersaron agregando agua pura para preparar una suspensión de NP de CuO. En cuanto a estos métodos de síntesis, nuestro grupo de investigación tiene experiencia en la síntesis de NP azul de Prusia y sigue ese método76,77. El contenido de CuO en la suspensión final se mantuvo en el 20% del peso total. El proceso para sintetizar las suspensiones dispersas de CuO NP se muestra en la figura complementaria S8.

Dado que se esperaba que el CuO NP sintetizado fuera bastante pequeño en este estudio, el diámetro promedio en volumen y el potencial zeta de la suspensión de CuO NP dispersa se midieron mediante dispersión dinámica de luz (ELS-Z 2, Otsuka Electronics Co., Ltd.).

La viscosidad de la suspensión preparada era baja, lo que dificultaba la preparación de películas delgadas de CuO. Por tanto, para mejorar la adhesión de la suspensión de CuO NP al sustrato de vidrio ITO y aumentar su viscosidad, se añadió 1% en peso de PVA. Antes de la preparación de la película, un sustrato de ITO de 25 cm2 se sometió a tratamiento con plasma durante 3 minutos utilizando un limpiador de plasma (PDC-001, Harrick Plasma Inc.) para aumentar su humectabilidad hacia la suspensión de CuO. El procesamiento del plasma se realizó bajo una descarga luminosa de radiofrecuencia (RF) a una baja presión de 1 × 10–3 Torr y una potencia aplicada de 30 W. Luego, las películas delgadas de CuO se depositaron sobre los sustratos de ITO utilizando una máquina de recubrimiento giratorio ( ACT-300AII, Active Inc.). Para evaluar las características de la película, se prepararon muestras de películas delgadas de CuO (tamaños: 2,5 cm2 para XRD y 1 cm2 para XPS/FESEM) después de cortarlas con un disco de diamante.

La cristalinidad de los nanopolvos de CuO se determinó evaporando primero el disolvente de la suspensión de NP a 120 °C en un horno seco. Luego, los polvos se analizaron mediante XRD a 40 kV y 40 mA utilizando radiación Cu-Kα (λ = 1,5418 Å) (D8 Advance, Bruker AXS Inc.); los datos se recopilaron dentro de un rango de ángulo de difracción (2θ) de 20 ° a 80 °. El tamaño de los cristalitos primarios se calculó con el software TOPAS V5.0 utilizando el método de Pawley. El XPS (PHI 5000 Versaprobe; Ulvac-Phi, Inc.) se realizó con radiación Al-Kα. Los escaneos de encuesta se registraron en el rango de 0 a 1000 eV, con una energía de paso de 117,4 eV y una resolución de 0,2 eV. Se obtuvieron escaneos de alta resolución con una energía de paso y una resolución de 23,5 y 0,025 eV, respectivamente. Para evitar la carga de la muestra, se utilizó un filamento neutralizador. Se utilizó carbono adventicio, con un pico de C 1s a 248,8 eV, para calibrar los espectros y corregir los cambios de pico debidos a la carga. Los perfiles de Cu 2p XPS obtenidos se desconvolucionaron utilizando un programa de ajuste de curvas de mínimos cuadrados no lineal (software MultiPak versión 9.6), y el fondo de Shirley se utilizó para la deconvolución espectral. Los picos se mezclaron (80% gaussianos y 20% lorentzianos) y se limitaron mediante una separación de órbita de espín Cu 2p3/2 – Cu 2p1/2 de 19,9 eV; la proporción de áreas de los dos picos en cada doblete fue 0,75. Se generaron escaneos XPS cualitativos de las películas de CuO en el rango de energía de unión (Eb) de 925 a 970 eV. Las morfologías de la sección transversal de las películas y sus espesores se caracterizaron mediante FESEM (S-4800; Hitachi, Ltd., Japón) con un voltaje de aceleración de 5 kV después de recubrir las muestras con Pt-Pd utilizando un recubridor de pulverización iónica (E- 1030; Hitachi, Ltd., Japón).

La densidad de deposición de la suspensión de CuO se calculó utilizando la ecuación. (7) 78:

donde d es el espesor de la película, m es el peso de la suspensión de CuO NP dispersa recubierta, A es el área del sustrato de ITO y ρ es la densidad de la suspensión. FESEM estimó los valores d de las películas de CuO a través de la morfología transversal de las películas. Se observó un espesor de 200 nm para la película de CuO preparada y el ρ calculado fue de 4,67 g/cm3.

Para investigar las propiedades electroquímicas y de EC de las películas, se realizaron mediciones de CV y ​​CC usando LiClO4/PC acuoso (1,0 mol/kg), que es un polímero que contiene una sal de Li, en una celda convencional de tres electrodos con una medición electroquímica. (6115D, ALS/HCH). Una película de WO3 depositada sobre el sustrato de ITO sirvió como electrodo de trabajo; se utilizó un alambre de Pt como contraelectrodo y Ag/AgCl como electrodo de referencia; Se utilizó LiClO4 como electrolito de soporte. La transmitancia in situ se determinó utilizando un detector de dispositivo de carga acoplada (CCD) multicanal (DH-2000, Ocean Optics). La cromaticidad de la película de CuO de 200 nm se midió utilizando un espectrofotómetro (SD 3000, Nippon Denshoku Industries Co. Ltd.).

Los datos que respaldan los hallazgos de este estudio están disponibles del autor correspondiente previa solicitud razonable.

Mortimer, RJ Materiales electrocrómicos. Año. Rev. Mater. Res. 41, 241–268 (2011).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Rougier, A., Sauvet, K. & Sauques, L. Materiales electrocrómicos de la región visible a la infrarroja: un ejemplo WO3. Iónica 14, 99-105 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Cho, SI y cols. Pantalla electrocrómica ultrarrápida basada en nanotubos. Adv. Madre. 17, 171-175 (2005).

Artículo CAS Google Scholar

Xu, W., Fu, K. y Bohn, PW Sensor electrocrómico para la detección múltiple de metabolitos mediante acoplamiento de electrodos bipolar cerrado. ACS Sens.2, 1020–1026 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Yang, P., Sun, P. y Mai, W. Dispositivos de almacenamiento de energía electrocrómicos. Madre. Hoy 19, 394–402 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Xie, Z. y col. Ventanas electrocrómicas inteligentes integradas para aplicaciones de ahorro y almacenamiento de energía. Química. Comunitario. 50, 608–610 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Piccolo, A. y Simone, F. Requisitos de rendimiento para ventanas inteligentes electrocrómicas. J. Construir. Ing. 3, 94-103 (2015).

Artículo de Google Scholar

Jeong, CY, Watanabe, H. & Tajima, K. Dispositivos electrocrómicos flexibles basados ​​en óxido de tungsteno y nanopartículas de azul de Prusia para aplicaciones de automóviles. Electrochim. Acta 11, 28614–28620 (2021).

CAS Google Académico

Chen, P.-W. et al. Rápida respuesta de dispositivo electrocrómico complementario basado en electrodos de WO3/NiO. Ciencia. Rep. 10, 8430 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Yu, F. y col. Estructura orgánica covalente bidimensional electrocrómica con un interruptor reversible de oscuro a transparente. Nat. Comunitario. 11, 5534 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Madasamy, K., Velayutham, D., Suryanarayanan, V., Kathiresan, M. y Ho, K.-C. Materiales y dispositivos electrocrómicos a base de viológenos. J. Mater. Química. C 7, 4622–4637 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, H.-M. y Hsiao, S.-H. Polipiromelitimidas y polinaftalimidas ambipolares, multielectrocrómicas que contienen unidades de bis(triarilamina) sustituidas con di(terc-butilo). J. Mater. Química. C 2, 1553-1564 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Welsh, TA y Draper, ER Materiales electrocrómicos orgánicos solubles en agua. RSC Avanzado. 11, 5245–5264 (2021).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Moretti, C., Tao, X., Koehl, L. & Koncar, V., Pantallas textiles electrocrómicas para comunicación personal, en Smart Textiles and Their Applications (Koncar, V. Ed.). 539–568 (Woodhead Publishing, 2016).

Xu, Z. y col. Ajuste de color para copolímero conjugado de negro a transmisivo con excelentes propiedades electrocrómicas mediante la copolimerización electroquímica de dos monómeros de tipo donante-aceptor. Madre. Des. 194, 108903 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Li, M. y col. Dispositivos electrocrómicos de incoloros a negros que utilizan una mezcla de colores sustractiva de dos electrocromos: un polímero conjugado con una pequeña molécula orgánica. Org. Electrón. 84, 105748 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Zeng, J. y col. Materiales electrocrómicos de incoloro a negro y dispositivos de estado sólido con alto contraste óptico basados ​​en poli(4-viniltrifenilamina) reticulada. Sol. Materia energética. Sol. Celdas 195, 89–98 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Yu, X. et al. Electrocromismo de incoloro a negro desde electrocromos binarios hasta pantallas multifuncionales. Aplicación ACS. Madre. Interfaces 12, 39505–39514 (2020).

Artículo PubMed Google Scholar

Cai, G. y col. Todos los dispositivos electrocrómicos de estado sólido impresos con inyección de tinta basados ​​en electrodos complementarios de nanopartículas de NiO/WO3. Nanoescala 8, 348–357 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Li, X., Perera, K., He, J., Gumyusenge, A. & Mei, J. Materiales y dispositivos electrocrómicos procesables en solución: obstáculos y estrategias hacia aplicaciones a gran escala. J. Mater. Química. C 7, 12761–12789 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Tajima, K. et al. Fabricación ecológica de un dispositivo electrocrómico complementario utilizando tinta a base de agua que contiene nanopartículas de WO3 y azul de Prusia. RSC Avanzado. 10, 2562 (2020).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ko, S., Lee, JI, Yang, HS, Park, S. & Jeong, U. Partículas mesoporosas de CuO enhebradas con CNT para ánodos de baterías de iones de litio de alto rendimiento. Adv. Madre. 24, 4451–4456 (2012).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Li, Y., Liang, J., Tao, Z. y Chen, J. Partículas y placas de CuO: síntesis y aplicación de sensores de gas. Madre. Res. Toro. 43, 2380–2385 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Filipič, G. & Cvelbar, U. Nanocables de óxido de cobre: ​​una revisión del crecimiento. Nanotecnología 23, 194001 (2012).

Artículo ADS PubMed Google Scholar

Li, Y., Yang, XY, Feng, Y., Yuan, ZY & Su, BL Nanotubos, nanocables, nanocintas y nanobarras unidimensionales de óxido metálico: síntesis, caracterizaciones, propiedades y aplicaciones. Crítico. Rev. Materia de estado sólido. Ciencia. 37, 1–74 (2012).

ADS del artículo Google Scholar

Sahooli, M., Sabbaghi, S. y Saboori, R. Síntesis y caracterización de nanopartículas de CuO de tamaño mono. Madre. Letón. 81, 169-172 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Dörner, L., Schmutz, P., Kägi, R., Kovalenko, MV & Jeurgens, LPH Deposición electroforética de recubrimientos de óxido nanoporosos a partir de dispersiones concentradas de nanopartículas de CuO. Langmuir 36, 8075–8085 (2020).

Artículo PubMed Google Scholar

Verma, N. & Kumar, N. Síntesis y aplicaciones biomédicas de nanopartículas de óxido de cobre: ​​un horizonte en expansión. ACS Biomater. Ciencia. Ing. 5, 1170-1188 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Tajima, K. et al. Recubrimiento de hendiduras producible en masa para dispositivos electrocrómicos de gran superficie. Sol. Materia energética. Sol. Celdas 232, 111361 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Vetrivel, S., Saraswathi, MSSA, Rana, D., Divya, K. & Nagendran, A. Membranas de ultrafiltración de acetato de celulosa personalizadas con nanopartículas de óxido de cobre para una separación eficiente con comportamiento antiincrustante. J. Aplica. Polimero. Ciencia. 138, 49867 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Kundu, M., Karunakaran, G., Kolesnikov, E., Gorshenkov, MV y Kuznetsov, D. Electrodo negativo compuesto de CuO nanoestructurado para baterías avanzadas de iones de litio. J. Clust. Ciencia. 28, 1595-1604 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Buledi, JA et al. Cinética heterogénea de nanoescamas de CuO en la decoloración simultánea de eosina Y y rodamina b en medios acuosos. Aplica. Nanociencia. 11, 1241-1256 (2021).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Murinzi, TW y cols. Nanopartículas de óxido de cobre encapsuladas en una estructura organometálica HKUST-1 para la oxidación electrocatalítica de ácido cítrico. J. Química del estado sólido. 268, 198–206 (2018).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Omelyanchik, A. et al. Efecto del ácido cítrico sobre las propiedades morfoestructurales y magnéticas de nanopartículas ultrapequeñas de óxido de hierro. J. Compd. de aleaciones. 883, 160779 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Abbas, A. y col. Electrodos modificados con nanopartículas de plata para electroanálisis: una revisión actualizada y una perspectiva. Microquímica. J. 175, 107166 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Mahmood, A., Tezcan, F. y Kardaş, G. Características fotoelectroquímicas de películas de CuO con diferentes tiempos de electrodeposición. En t. J. Hidrog. Energía 42, 23268–23275 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Dolai, S. y col. Películas delgadas de óxido cúprico (CuO) preparadas mediante la técnica de pulverización catódica con magnetrón de CC reactivo para aplicaciones fotovoltaicas. J. Compd. de aleaciones. 724, 456–464 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Richardson, TJ, Slack, JL y Rubin, MD Electrocromismo en películas delgadas de óxido de cobre. Electrochim. Actas 46, 2281–2284 (2001).

Artículo CAS Google Scholar

Zeng, J. y col. Materiales electrocrómicos de incoloro a negro y dispositivos de estado sólido con alto contraste óptico basados ​​en poli(4-viniltrifenilamina) reticulada. Sol. Materia energética. Sol. Celdas 195, 89–98 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Yu, X. et al. Electrocromismo de incoloro a negro desde electrocromos binarios hacia pantallas multifuncionales. Aplicación ACS. Madre. Interfaces 12, 39505–39514 (2020).

Artículo PubMed Google Scholar

Weng, D., Shi, Y., Zheng, J. & Xu, C. Dispositivo electrocrómico de negro a transmisor de alto rendimiento con absorción pancromática basado en viológeno soportado por TiO2 y derivados de trifenilamina. Org. Electrón. 34, 139-145 (2016).

Artículo CAS Google Scholar

Liu, HS y cols. Dispositivos electrocrómicos de alta transparencia a verdaderamente negros basados ​​en un sistema ambipolar de poliamidas y viológeno. NPG Asia Mater. 9, e388 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Greenwood, R. & Kendall, K. Selección de dispersantes adecuados para suspensiones acuosas de polvos de circonia y titania mediante acuustoforesis. J. Eur. Cerámica. Soc. 19, 479–488 (1999).

Artículo CAS Google Scholar

Hanaor, D., Michelazzi, M., Leonelli, C. y Sorrell, CC Los efectos de los ácidos carboxílicos en la dispersión acuosa y la deposición electroforética de ZrO2. J. Eur. Cerámica. Soc. 32, 235–244 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Wu, C.-K., Yin, M., O'Brien, S. y Koberstein, JT Análisis cuantitativo de la composición y estructura de nanopartículas de óxido de cobre mediante espectroscopía de fotoelectrones de rayos X. Química. Madre. 18, 6054–6058 (2006).

Artículo CAS Google Scholar

Stadnichenko, AI, Sorokin, AM & Boronin, AI Estudios XPS, UPS y STM de películas nanoestructuradas de CuO. J. Estructura. Química. 49, 341–347 (2008).

Artículo CAS Google Scholar

Armelao, L. et al. Un enfoque sol-gel para películas delgadas de óxido de cobre nanofásico. Películas sólidas delgadas 442, 48–52 (2003).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Zhu, C., Osherov, A. y Panzer, MJ Química de superficie de películas de Cu2O electrodepositadas estudiadas por XPS. Electrochim. Acta 111, 771–778 (2013).

Artículo CAS Google Scholar

Lindstrom, R. et al. Películas delgadas de óxido de vanadio cultivadas sobre metal vanadio: condiciones de oxidación para producir películas de V2O5 para aplicaciones de intercalación de Li y caracterización por XPS, AFM. RBS/NRA. Navegar. Interfaz Anal. 38, 6-18 (2006).

Artículo de Google Scholar

Dupin, J.-C., Gonbeau, D., Vinatier, P. & Levasseur, A. Estudios sistemáticos de XPS de óxidos, hidróxidos y peróxidos metálicos. Física. Química. Química. Física. 2, 1319-1324 (2000).

Artículo CAS Google Scholar

Zhou, J.-H. et al. Caracterización de complejos de oxígeno superficiales sobre nanofibras de carbono mediante TPD, XPS y FT-IR. Carbono 45, 785–796 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Rosenthal, D., Ruta, M., Schlögl, R. y Kiwi-Minsker, L. Estudio combinado de XPS y TPD de nanofibras de carbono funcionalizadas con oxígeno cultivadas en fibras metálicas sinterizadas. Carbono 48, 1835–1843 (2010).

Artículo CAS Google Scholar

Cheng, K.-C., Chen, F.-R. y Kai, J.-J. Propiedad electrocrómica de una película delgada basada en azul de Prusia nanocompuesto. Electrochim. Acta 52, 3330–3335 (2007).

Artículo CAS Google Scholar

Neskovska, R., Ristova, M., Velevska, J. & Ristov, M. Electrocromismo de las películas de óxido cuproso depositadas sin electricidad. Películas sólidas delgadas 515, 4717–4721 (2007).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Wang, C. y col. Síntesis controlada de ánodos de CuO micro/nanoestructurados para baterías de iones de litio. Nano Energía 9, 334–344 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Arachi, Y. et al. Reacción electroquímica reversible de CuO con Li en el sistema LiCuO2. Ión de estado sólido. 225, 611–614 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Morales, J. et al. Electrodos de película delgada de CuO nanoestructurados preparados mediante pirólisis por pulverización: un método simple para mejorar el rendimiento electroquímico del CuO en celdas de litio. Electrochim. Acta 49, 4589–4597 (2004).

Artículo CAS Google Scholar

Peng, J. y col. Investigación experimental y teórica de la estructura electrónica de películas delgadas de Cu2O y CuO sobre Cu(110) mediante fotoelectrones de rayos X y espectroscopía de absorción. J. química. Física. 138, 024704 (2013).

Artículo de Google Scholar

Edström, K., Herstedt, M. y Abraham, DP Una nueva mirada a la interfase de electrolito sólido en ánodos de grafito en baterías de iones de litio. J. Fuentes de energía 153, 380–384 (2006).

ADS del artículo Google Scholar

Jeong, CY y cols. Propiedades electrocrómicas de películas delgadas de óxido de rodio depositadas por pulverización catódica de espesor variable. Películas sólidas delgadas 709, 138226-1–7 (2020).

ADS del artículo Google Scholar

Jeong, CY, Abe, Y., Kawamura, M., Kim, KH y Kiba, T. Propiedades electrocrómicas de películas delgadas de óxido de rodio preparadas mediante pulverización catódica reactiva bajo una atmósfera de vapor de O2 o H2O. Sol. Materia energética. Sol. Celdas 200, 109976 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Yang, Y., Xu, D., Wu, Q. y Diao, P. Compuesto bicapa de Cu2O/CuO como fotocátodo de alta eficiencia para la reacción fotoelectroquímica de desprendimiento de hidrógeno. Ciencia. Rep. 6, 35158 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Huang, L., Peng, F. y Ohuchi, FS Estudio XPS “in situ” de estructuras de bandas en la interfaz de heterouniones Cu2O/TiO2. Navegar. Ciencia. 603, 2825–2834 (2009).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Chang, Y., Teo, JJ y Zeng, HC Formación de nanocristalitos coloidales de CuO y su agregación esférica y transformación reductora en nanoesferas huecas de Cu2O. Langmuir 21, 1074-1079 (2005).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Oral, AY, Menşur, E., Aslan, MH & Başaran, E. La preparación de películas delgadas de óxido de cobre (II) y el estudio de sus microestructuras y propiedades ópticas. Madre. Química. Física. 83, 140-144 (2004).

Artículo CAS Google Scholar

Ohya, Y., Ito, S., Ban, T. y Takahashi, Y. Preparación de películas delgadas de CuO y su conductividad eléctrica. Ing. clave. Madre. 181–182, 113–116 (2000).

Artículo de Google Scholar

Murali, DS y cols. Síntesis de Cu2O a partir de películas delgadas de CuO: propiedades ópticas y eléctricas. AIP Avanzado. 5, 047143 (2015).

ADS del artículo Google Scholar

Wu, JT & Liou, GT Un novedoso obturador pancromático basado en un sistema electrocrómico ambipolar sin electrolito de soporte. Química. Comunitario. 54, 2619–2622 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Peng, B., Feng, C., Liu, S. y Zhang, R. Síntesis de catalizador de CuO derivado del templo HKUST-1 para el proceso NH3-SCR a baja temperatura. Catalán. Hoy 314, 122-128 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Nakate, UT y cols. CuO estructurado en forma de calabaza nano-amarga para una aplicación mejorada del sensor de gas hidrógeno. En t. J. Hidrog. Energía 43, 22705–22714 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Joshi, S., Mudigere, M., Krishnamurthy, L. y Shekar, G. Estudios morfológicos y de crecimiento de películas delgadas nanoestructuradas basadas en NiO/CuO/ZnO para aplicaciones fotovoltaicas. Química. Papilla. 68, 1584-1592 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Zhou, Y. et al. Diodo emisor de luz casi blanco de heterounión p-CuO/n-GaN con una capa de bloqueo de electrones i-CuO. J. Compd. de aleaciones. 867, 159145 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, Z. y col. Efecto magnetoeléctrico y transiciones de fase en CuO en campos magnéticos externos. Nat. Comunitario. 7, 10295 (2016).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fujita, K., Noda, T., Kojima, KM, Eisaki, H. y Uchida, S. Efecto del desorden fuera de los planos de CuO2 sobre la Tc de los superconductores de óxido de cobre. Física. Rev. Lett. 95, 097006 (2005).

Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar

Pourmortazavi, SM, Kohsari, I. & Hajimirsadeghi, SS Electrosíntesis y caracterización térmica de nanopartículas básicas de carbonato de cobre. Centavo. EUR. J. química. 7, 74–78 (2009).

CAS Google Académico

Lee, K.-M. et al. Mejora de reacciones redox mediante la miniaturización de nanopartículas de zinc análogo del azul de Prusia. Aplica. Física. Letón. 102, 141901 (2013).

ADS del artículo Google Scholar

Lee, K.-M. et al. Coloración acelerada de un dispositivo electrocrómico con el contraelectrodo de complejos de nanopartículas de tipo azul de Prusia. Electrochim. Actas 163, 288–295 (2015).

Artículo CAS Google Scholar

Xiang, HF, Xu, ZX, Roy, VA, Che, CM & Lai, PT Método para medir la densidad de películas delgadas de pequeñas moléculas orgánicas. Rev. Ciencia. Instrumento. 78, 034104 (2007).

Artículo ADS PubMed Google Scholar

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Este trabajo fue apoyado parcialmente por JST A-STEP (Número de subvención JPMJTR203D), Japón.

Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada (AIST), 1-1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki, 305-8565, Japón

Chan Yang Jeong, Hiroshi Watanabe y Kazuki Tajima

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CYJ: Investigación, Redacción-borrador original, Redacción-revisión y edición, Visualización. HW: Investigación, Redacción-borrador original, Redacción-revisión y edición, Visualización. KT: Redacción-borrador original, Redacción-revisión y edición, Supervisión, Administración de proyectos.

Correspondencia a Kazuki Tajima.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Jeong, CY, Watanabe, H. y Tajima, K. Tinta electrocrómica negra con un método sencillo que utiliza una suspensión de nanopartículas de óxido de cobre. Representante científico 13, 7774 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-34839-9

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Recibido: 21 de febrero de 2023

Aceptado: 09 de mayo de 2023

Publicado: 13 de mayo de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34839-9

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