PVP-Engineered WO3/TiO2 Heterostructures for High-Performance Electrochromic Applications with Enhanced Optical Modulation and Stability

电致变色 材料科学 异质结 无定形固体 纳米技术 电致变色装置 纳米结构 光电子学 化学工程 电极 化学 工程类 物理化学 有机化学
作者
Pritam J. Morankar,Rutuja U. Amate,Mrunal Bhosale,Chan‐Wook Jeon
出处
期刊:Polymers [MDPI AG]
卷期号:17 (12): 1683-1683 被引量:1
标识
DOI:10.3390/polym17121683
摘要

In response to escalating global energy demands and environmental challenges, electrochromic (EC) smart windows have emerged as a transformative technology for adaptive solar modulation. Herein, we report the rational design and fabrication of a bilayer WO3/TiO2 heterostructure via a synergistic two-step strategy involving the electrochemical deposition of amorphous WO3 and the controlled hydrothermal crystallization of TiO2. Structural and morphological analyses confirm the formation of phase-pure heterostructures with a tunable TiO2 crystallinity governed by reaction time. The optimized WTi-5 configuration exhibits a hierarchically organized nanostructure that couples the fast ion intercalation dynamics of amorphous WO3 with the interfacial stability and electrochemical modulation capability of crystalline TiO2. Electrochromic characterization reveals pronounced redox activity, a high charge reversibility (98.48%), and superior coloration efficiency (128.93 cm2/C). Optical analysis confirms an exceptional transmittance modulation (ΔT = 82.16% at 600 nm) and rapid switching kinetics (coloration/bleaching times of 15.4 s and 6.2 s, respectively). A large-area EC device constructed with the WTi-5 electrode delivers durable performance, with only a 3.13% degradation over extended cycling. This study establishes interface-engineered WO3/TiO2 bilayers as a scalable platform for next-generation smart windows, highlighting the pivotal role of a heterostructure design in uniting a high contrast, speed, and longevity within a single EC architecture.

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