Russian Journal of Inorganic ChemistryRussian Journal of Inorganic ChemistryЖурнал неорганической химии0044-457X3034-560XThe Russian Academy of Sciences69077010.31857/S0044457X25080123jjulyvНЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОМАТЕРИАЛЫResearch ArticleAerosol printing of electrochromic films based on nickel and tungsten doped V2O5Аэрозольная печать электрохромных пленок на основе V2O5, допированного никелем и вольфрамомGorobtsovP. Y.ГоробцовФ. Ю.phigoros@gmail.comFisenkoN. A.ФисенкоН. А.phigoros@gmail.comSimonenkoN. P.СимоненкоН. П.phigoros@gmail.comSimonenkoT. L.СимоненкоТ. Л.phigoros@gmail.comSimonenkoE. P.СимоненкоЕ. П.phigoros@gmail.comKurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of SciencesИнститут общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН15082025708VOL 70, NO8 (2025)ТОМ 70, №8 (2025)1081108821092025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0044-457X/article/view/690770

Vanadium(V) oxide films doped with 10 mol% NiO and 10 mol. % WO3 were obtained by aerosol printing. In the first case, the film crystallizes in tetragonal β-V2O5 modification with high texturing along the {200} crystallographic plane, while the material is X-ray amorphous when doped with tungsten. At nickel doping the film is formed by one-dimensional structures, while in the case of the sample V2O5–10 mol. % WO3 — by particles of irregular shape or close to rounded. The values of electron yield work from the surface of the materials indicate high defectivity of the film containing WO3. Both samples demonstrate anodic electrochromism, but V2O5–10 mol. % NiO is characterized by higher values of optical contrast and coloring efficiency. The results of the study clearly reflect the influence of the nature of the considered dopants on the functional properties of the obtained materials and demonstrate the promising potential of the aerosol printing method for the formation of electrochromic films.

С помощью аэрозольной печати получены пленки оксида ванадия(V), допированного 10 мол. % NiO и 10 мол. % WO3. В первом случае пленка кристаллизуется в тетрагональной модификации β-V2O5 с высоким текстурированием вдоль кристаллографической плоскости {200}, а при допировании вольфрамом материал является рентгеноаморфным. При допировании никелем пленка образована одномерными структурами, в случае V2O5‒10 мол. % WO3 — частицами неправильной формы или близкой к округлой. Значения работы выхода электрона с поверхности материалов указывают на высокую дефектность плен- ки, содержащей WO3. Оба образца проявляют анодный электрохромизм, однако для V2O5‒10 мол. % NiO характерны более высокие значения оптического контраста и эффективности окрашивания. Результаты исследования наглядно отражают влияние природы рассматриваемых допантов на функциональные свойства полученных материалов и демонстрируют перспективность метода аэрозольной печати при формировании электрохромных пленок.

vanadium oxidetungsten oxidethin filmsaerosol printingelectrochromismadditive technologyelectrochromic materialsоксид ванадияоксид вольфраматонкие пленкиаэрозольная печатьэлектрохромизмпечатные технологииэлектрохромные материалыMortimer R.J., Dyer A.L., Reynolds J.R. // Displays. 2006. V. 27. № 1. P. 2. https://doi.org/10.1016/j.displa.2005.03.003Mortimer R.J. // Annu. Rev. Mater. Res. 2011. V. 41. № 1. P. 241. https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-062910-100344Granqvist C.G., Arvizu M.A., Qu H.Y. et al. // Surf. Coat. Technol. 2019. V. 357. № January 2019. P. 619. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.10.048Granqvist C.G., Arvizu M.A., Bayrak Pehlivan et al. // Electrochim. Acta. 2018. V. 259. № January 2018. P. 1170. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.11.169Granqvist C.G. // Thin Solid Films. 2014. V. 564. № August 2014. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2014.02.002Yang G., Zhang Y.M., Cai Y. et al. // Chem. Soc. Rev. 2020. V. 49. № 23. P. 8687. https://doi.org/10.1039/d0cs00317dGu C., Jia A.B., Zhang Y.M. et al. // Chem. Rev. 2022. V. 122. № 18. P. 14679. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c01055Vlachopoulos N., Nissfolk J., Möller M. et al. // Electrochim. Acta. 2008. V. 53. № 11. P. 4065. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2007.10.011Cheng K.C., Chen F.R., Kai J.J. // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2006. V. 90. № 7–8. P. 1156. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2005.07.006Scherer M.R.J., Li L., Cunha P.M.S. et al. // Advanced Materials. 2012. V. 24. № 9. P. 1217. https://doi.org/10.1002/adma.201104272Jin A., Chen W., Zhu Q. et al. // Electrochim. Acta. 2010. V. 55. № 22. P. 6408. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2010.06.047Kim S., Taya M., Xu C. // J. Electrochem. Soc. 2009. V. 156. № 2. P. E40. https://doi.org/10.1149/1.3031978Vernardou D. // Coatings. 2017. V. 7. № 2. P. 24. https://doi.org/10.3390/coatings7020024Panagopoulou M., Vernardou D., Koudoumas E. et al. // Electrochim. Acta. 2019. V. 321. P. 134743. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.134743Panagopoulou M., Vernardou D., Koudoumas E. et al. // Electrochim. Acta. 2017. V. 232. P. 54. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.02.128Yao J., Li Y., Massé R.C. et al. // Energy Storage Mater. 2018. V. 11. P. 205. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2017.10.014Yue Y., Liang H. // Adv. Energy Mater. 2017. V. 7. № 17. P. 1. https://doi.org/10.1002/aenm.201602545Liu M., Su B., Tang Y. et al. // Adv. Energy Mater. 2017. V. 7. № 23. P. 1700885. https://doi.org/10.1002/aenm.201700885Zanarini S., Di Lupo F., Bedini A. et al. // J. Mater. Chem. C. 2014. V. 2. № 42. P. 8854. https://doi.org/10.1039/c4tc01123fPanagopoulou M., Vernardou D., Koudoumas E. et al. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. № 1. P. 70. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b09018Lin T.C., Jheng B.J., Huang W.C. // Energies (Basel). 2021. V. 14. № 8. P. 1. https://doi.org/10.3390/en14082065Sonavane A.C., Inamdar A.I., Shinde P.S. et al. // J. Alloys Compd. 2010. V. 489. № 2. P. 667. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2009.09.146Yoshino T., Kobayashi K., Araki S. et al. // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2012. V. 99. P. 43. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2011.08.024Liu Q., Chen Q., Zhang Q. et al. // J. Mater. Chem. C. 2018. V. 6. № 3. P. 646. https://doi.org/10.1039/c7tc04696kAvendaño E., Berggren L., Niklasson G.A. et al. // Thin Solid Films. 2006. V. 496. № 1. P. 30. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.08.183Niklasson G.A., Berggren L., Larsson A.L. // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2004. V. 84. № 1–4. P. 315. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2004.01.045Ataalla M., Afify A.S., Hassan M. et al. // J. Non. Cryst. Solids. 2018. V. 491. № March. P. 43. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2018.03.050Chithambararaj A., Nandigana P., Kaleesh Kumar M. et al. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 582. № January. P. 152424. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152424Wang W.Q., Yao Z.J., Wang X.L. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2019. V. 535. P. 300. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2018.10.006Wen R.T., Niklasson G.A., Granqvist C.G. // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2014. V. 120. № January 2014. P. 151. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2013.08.035Ćatić N., Wells L., Al Nahas K. et al. // Appl. Mater. Today. 2020. V. 19. № June 2020. P. 100618. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2020.100618Serpelloni M., Cantù E., Borghetti M. et al. // Sensors (Switzerland). 2020. V. 20. № 3. P. 841. https://doi.org/10.3390/s20030841Wilkinson N.J., Smith M.A.A., Kay R.W. et al. // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. V. 105. № 11. P. 4599. https://doi.org/10.1007/s00170-019-03438-2Agarwala S., Goh G.L., Yeong W.Y. // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2017. V. 191. № 1. P. 012027. https://doi.org/10.1088/1757-899X/191/1/012027Cooper C., Hughes B. // 2020 Pan Pacific Microelectronics Symposium, Pan Pacific 2020. 2020. P. 170. https://doi.org/10.23919/PanPacific48324.2020.9059444Talledo A., Valdivia H., Benndorf C. // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 2003. V. 21. № 4. P. 1494. https://doi.org/10.1116/1.1586282Zou C., Fan L., Chen R. et al. // CrystEngComm. 2012. V. 14. № 2. P. 626. https://doi.org/10.1039/c1ce06170dKhlayboonme S.T. // Results Phys. 2022. V. 42. № November 2022. P. 106000. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2022.106000Khlayboonme S.T., Thedsakhulwong A. // Mater. Res. Express. 2022. V. 9. № 7. P. 076401. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ac827aAsadov A., Mukhtar S., Gao W. // Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena. 2015. V. 33. № 4. P. 041802. https://doi.org/10.1116/1.4922628Gorobtsov P.Yu., Simonenko T.L., Simonenko N.P. et al. // Colloids and Interfaces. 2023. V. 7. № 1. P. 20. https://doi.org/10.3390/colloids7010020Costa C., Pinheiro C., Henriques I. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2012. V. 4. № 10. P. 5266. https://doi.org/10.1021/am301213bMeyer J., Zilberberg K., Riedl T. et al. // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. № 3. P. 033710. https://doi.org/10.1063/1.3611392Zhang H., Wang S., Sun X. et al. // J. Mater. Chem. C. 2017. V. 5. № 4. P. 817. https://doi.org/10.1039/c6tc04050kChoi S.G., Seok H.J., Rhee S. et al. // J. Alloys. Compd. 2021. V. 878. № October 2021. P. 160303. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160303Peng H., Sun W., Li Y. et al. // Nano Res. 2016. V. 9. № 10. P. 2960. https://doi.org/10.1007/s12274-016-1181-zGorobtsov P.Yu., Mokrushin A.S., Simonenko T.L. et al. // Materials. 2022. V. 15. № 21. P. 7837. https://doi.org/10.3390/ma15217837