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환원 백색소자인 텅스텐 산화물 적극 계면의 전기화학적 특성 연구
민병철,박인철,주재백,손태원 ( Byoung Chul Min,In Cheol Park,Jeh Beck Ju,Tae Won Sohn ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.5
텅스텐을 열 산화하여 제조한 산화전극과 전자빔 진공 증착기에 의하여 ITO표면에 텅스텐 산화물을 증착시킨 박막전극의 전기화학적 발색 현상을 연구하였다. 두 종류의 전극에 대한 전기화학적 특성 및 용액내 용존 산소와 수소 이온농도의 영향을 순환 전류-전압 측정법, Tafel 분극실험 측정을 통하여 고찰하였다. 산소농도 변화에 따른 cathodic Tafel 분극 특성으로부터 산소 농도의 증가는 발색 반응의 이온교환 전류밀도를 미약하게 증가시키는 반면 Tafel 기울기는 크게 감소시킴을 알 수 있었다. 진공증착 박막 전극에서 발색 반응에 대한 α_°n을 계산하였으며 매우 느린 발색반응속도를 감안하여 완전 비가역이라 가정할 경우 반응에 소모되는 전자수는 0.62로써 박막 텅스텐 산화물의 반응성이 우수한 것을 알 수 있었다. 수소이온농도의 감소시 Tafel 기울기는 일차적으로 감소하였으나 수소이온 농도가 매우 적은 경우에는 반응기구가 다르게 변함을 알 수 있었다. 또한, 주사전자 현미경에 의하여 각 전극의 표면 상태를 조사한 결과 발색-소색의 순환 실험 후의 열 산화 후막 전극에서 심한 균열이, 또한 진공증착 박막 전극의 경우에는 균열에 의한 산화 막의 박리현상이 관찰되었다. X선 회절 분석법에 의하여 열 산화 후막 전극은 결정성을, 진공증착 박막 전극은 비정질성을 지님을 알 수 있었다. The phenomenon of the electrochromism of tungsten oxide films, which were deposited by electron-beam vacuum evaporation on indium tin oxide(ITO) glass and by thermal oxidation of tungsten bulk, was studied in H₂SO₄ solution. The electrochemical characteristics of these two kinds of electrodes were examined by cyclic voltammetry and Tafel polarization method. Considering the effect of dissolved oxygen on the Tafel polarization, the ion exchange current densities were slightly increased, while the catholic Tafel slopes were decreased with an increase of oxygen content. If the coloring process is assumed completely irreversible, the number of electrons or protons consumed in the coloring reaction would be 0.62 as a maximum value. This indicates that the evaporated film used in this study provided the good reactivities for the electrochromic reaction. The Tafel slope was linearly decreased with the decrease of hydrogen ion concentration and the reaction mechanism seems to be changed in a solution with very low hydrogen ion concentration. From the results of SEM, severe and moderate cracks were observed on the surface of thermally oxidized films and evaporated films, respectively. By the analysis of XRD, the structure of thermally oxidized film was identified as polycrystalline, whereas that of evaporated film was amorphous.