[發明專利]一種氧化鎳/聚苯胺復合電致變色薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 201310156211.X
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103232174A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 王宏志;馬董云;李耀剛;張青紅
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于電致變色薄膜的制備領域，特別涉及一種氧化鎳/聚苯胺復合電致變色薄膜的制備方法。

背景技術

電致變色材料作為目前最有應用前景的智能材料之一而被廣泛研究。其中無機金屬氧化物研究得較多。然而將目前所研究的無機金屬氧化物應用于智能窗還存在很多問題，首先，氧化物薄膜在使用過程中存在電致變色性能衰退的現象，循環穩定性有待進一步提高。電致變色薄膜在使用中的電化學和化學溶解以及作為電荷補償的離子在電致變色薄膜內的積累這兩個主要的原因，使得電致變色薄膜在使用過程中存在電致變色性能逐漸降低的現象；其次，氧化鎢電致變色薄膜顏色變化的響應時間慢。無機電致變色材料多為過渡金屬氧化物或其衍生物，一般具有很高的著色率和電容量,且變色效率高、性能穩定，但其顏色變化是由于離子和電子的雙注入和雙抽出而引起的，受離子遷移速度的控制，因此響應時間比較慢；再者，氧化物電致變色薄膜的光學性能差，顏色變化單一不能滿足實際應用的需求。單一氧化物電致變色薄膜在褪色狀態下的可見光透過率僅有70%左右,比普通玻璃的透過率要差。其顏色變化種類有限，著色/漂白范圍比較窄。

針對以上問題，將有機/無機納米復合技術用于電致變色材料，制備有機/無機復合電致變色薄膜可能是行之有效的解決方案。如CN101891402A公開了一種溶膠-凝膠法制備WO₃/聚苯胺復合電致變色薄膜的方法，（F.Marystela等人在J.Phys.Chem.B107(2003)8351.）報道了一種LBL膜法制備有機/無機復合電致變色薄膜的方法，但是由于這些方法制備的復合電致變色薄膜一般為多層結構，且只是有機和無機材料的簡單結合，不能充分發揮各自的優勢。因此會出現各個膜層間化學配比的不穩定性、制備工藝的不兼容性等問題。結合水熱法和電沉積法來制備有機/無機復合電致變色薄膜目前尚未報道過，這種方法能實現有機/無機復合電致變色材料在微納米層次上的結構設計，使有機和無機電致變色材料各自的優勢得到充分發揮，有望獲得突出的電致變色性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種氧化鎳/聚苯胺復合電致變色薄膜的制備方法，該方法制備工藝簡單，成本低，能實現有機/無機復合電致變色材料在微納米層次上的結構設計，使有機和無機電致變色材料各自的優勢得到充分發揮。

本發明的一種氧化鎳/聚苯胺復合電致變色薄膜的制備方法，包括：

（1）將FTO導電玻璃浸入四水乙酸鎳、過硫酸鉀、氨水和水的混合溶液中，160-180℃保溫6-12h，自然冷卻到室溫，清洗，煅燒，得到帶有NiO層的FTO導電玻璃；其中四水乙酸鎳、過硫酸鉀和氨水的質量比為2:1:9；

（2）苯胺單體溶于硫酸溶液中，得到沉積液，然后將上述帶有NiO層的FTO導電玻璃浸入沉積液中作為工作電極，鉑片為對電極進行電沉積，即得氧化鎳/聚苯胺復合電致變色薄膜，其中苯胺單體和硫酸的摩爾比為1:10。

所述步驟（1）FTO導電玻璃經超聲洗滌。

所述超聲洗滌為依次經去離子水、丙酮和乙醇超聲洗滌，超聲洗滌時間為20～30分鐘。

所述步驟（1）中反應在水熱釜中進行，反應溶液占水熱釜體積的70%，水熱釜的容積為70ml。所述步驟（1）中四水乙酸鎳的摩爾濃度為0.03～0.05mol/L，所用氨水的濃度為14.8mol/L（補充）。

所述步驟（1）中煅燒溫度為400-600℃，煅燒時間為2-6h。

所述步驟（2）中硫酸的濃度為0.5～1mol/L。

所述步驟（2）中電沉積的電流密度為0.05～0.5mA/cm²，沉積時間為10-60min。

本發明結合水熱法和電沉積法來制備氧化鎳/聚苯胺復合電致變色薄膜，所制得的薄膜不僅改善了無機電致變色材料光學性能差、顏色轉化慢、循環可逆性差等缺點，同時還克服了有機電致變色材料化學穩定性不好、抗輻射能力差、與基底粘附不牢等缺點，可以組裝成各類電致變色器件，在智能窗、大屏幕顯示等領域有廣泛的應用前景。

有益效果

(1)本發明的制備方法簡單，成本低，適合規模化生產；

(2)本發明結合水熱法和電沉積法實現了有機和無機電致變色材料在微納米層次上的復合，可通過控制工藝參數來進行結構設計，為進一步開放新型電致變色薄膜材料提供實驗和理論基礎；