第一作者：刘世友，魏聪源，王瀚   

通讯作者：张健，Lee Pooi See，蔡国发

通讯单位：河南大学，新加坡南洋理工大学 

【全文速览】

本文通过一步回流法成功合成了“克”级水平的二维金属-超分子聚合物MSP-Fe，通过静电喷涂在FTO和ITO/PET电极上制备大面积电致变色薄膜，并在此基础上组装了大面积电致变色器件和进一步开发了多功能的电致变色储能器件。该薄膜和器件展示了极好的电致变色和能量储存性能。

【背景介绍】

电致变色器件(ECDs)是一种在施加交变低压下可逆性改变其光学性质的器件，因其在信息显示、电子标签、防眩目后视镜等方面的潜在应用价值而受到学术界和工业界的广泛关注。然而，如何构筑低成本、大面积和高性能电致变色纳米薄膜和器件是电致变色器件商业化过程中面临的重大挑战。

【工作介绍】

针对这一关键问题，近日河南大学材料学院/特种功能材料教育部重点实验室蔡国发教授、张健博士、新加坡南洋理工大学Lee Pooi See（李佩诗）教授与合作者在Nano Energy上发表了"Processable Nanoarchitectonics of Two-Dimensional Metallo-Supramolecular Polymer for Electrochromic Energy Storage Devices with High Coloration Efficiency and Stability" 的论文。该工作报道了一种基于一步回流法制备二维多孔、共轭结构的金属-超分子MSP-Fe，这种独特的结构可以便于离子传输及电子传导。该MSP-Fe薄膜展示了极好的电致变色性能，如超高的着色效率（1103.9 cm² C⁻¹）、超快的变色速度（<1.5 s）和良好的循环稳定性（光学调制范围在循环10000次后仅衰减3%）。基于这种高性能的电致变色薄膜，作者进一步组装了大面积多功能的电致变色储能器件，实现了动态调光与储能应用的高效集成。这种器件具有很好的倍率性能，且器件所储存的电能可以直接通过颜色显示出来。重要的是，这种变色储能器件可以将变色过程中消耗的电能回收，达到重新利用的目的。该多功能器件有望在自供电显示、便携式电压、变色皮肤和储能显示器等领域发挥重要应用。

【图文速览】

图1 二维金属-超分子MSP-Fe合成路线

图2 MSP-Fe的成分组成和微观结构

图3 基于静电喷涂技术制备的MSP-Fe电致变色薄膜

图4 基于MSP-Fe薄膜的电化学和电致变色性能表征

图5 基于MSP-Fe薄膜的储能和变色性能分析

图6 基于MSP-Fe薄膜的大面积电致变色器件及性能表征

【结论】

这种一步回流法制备的二维金属-超分子材料具有以下优点：

（1）此方法成功合成了“克”级二维金属-超分子聚合物MSP-Fe。

（2）二维多孔MSP-Fe的共轭结构有利于离子传输和电子传导。

（3）基于MSP-Fe制备的大面积器件表现出优异的电致变色性能。

（4）此工作为低成本制备大面积高性能的多功能器件提供了新的研究方向和思路。

Shiyou Liu ¹, Congyuan Wei ¹, Han Wang ¹, Weilong Yang, Jian Zhang *, Zhuanpei Wang, Weili Zhao, Pooi See Lee *, Guofa Cai *, Processable Nanoarchitectonics of Two-Dimensional Metallo-Supramolecular Polymer for Electrochromic Energy Storage Devices with High Coloration Efficiency and Stability, Nano Energy 2023.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108337