[發明專利]在基底上超聲噴霧熱解沉積一個或更多個電致變色膜和/或電解質膜的改善方法

有效

• 申請號: 201580073496.8
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN107406985B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: R.克魯特斯;C.亨里斯特;J.德納耶;A.馬霍;F.卡姆比爾;V.拉多特;G.比斯特;P.奧布伊
• 申請（專利權）人: 列日大學;伊尼斯馬研究院
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12;H01B1/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉辛;楊思捷

本發明提供通過在基底上超聲噴霧熱解(USP)沉積制備電致變色膜或電解膜的方法，其包括：將表面活性劑混合至包含電致變色組分或電解質組分的水性前體溶液中，以提供噴霧溶液；將所述噴霧溶液以介于0.1 mL/min和2 mL/min之間的恒定流速引入超聲噴霧沉積噴嘴中，并施加介于80和120 kHz之間的超聲頻率以產生所述前體溶液的霧化液滴；用在介于0.50至2.0 psi之間的壓力下的受控空氣射流作為氣體載體夾帶所述霧化液滴至200至450°C的溫度下的預熱基底上；在沉積到所述預熱基底上時使所述霧化液滴熱轉化，以產生電致變色膜或電解質膜。還通過根據本發明的方法提供了多層堆疊結構。

本發明涉及通過在大氣壓下、在基底上超聲噴霧熱解(USP)沉積來制備電致變色膜或電解質膜的方法。本發明還涉及在該基底上的電致變色膜和電解質膜的多層堆疊結構(stacking construction)。

背景：

超聲噴霧熱解在本領域中是眾所周知的且最近已被Tenent(特別在US 2011/0260124中)應用于電致變色金屬氧化物膜的沉積。

然而，所得膜的質量不是最佳的，特別地就均質性和電致變色性能如著色對比度、著色效率、可逆性、耐久性、轉換動力學(switching kinetics)、表面/界面缺陷而言。此外，工藝條件也有待改善，以在中等成本下，在大規模基底上有效。多層結構也需要關于在基底上的各層的特性(behaviour)(穩定性、性能…)以及不同層之間的界面而被改善。

R.C. Tenent在US 2011/0260124中教導了在大氣壓下沉積到FTO(氟摻雜的氧化錫)覆蓋的玻璃基底的表面上的電致變色膜，如鋰摻雜的氧化鎳(Li-NiO)，其中所述氧化物通過水基前體溶液的熱解反應產生。液體前體溶液的霧化液滴通常被氮氣流攜帶至受熱玻璃基底，讓該前體溶液在所述受熱玻璃基底上干燥。在干燥期間，在該基底上產生涂層。該涂層可為完全或部分結晶的或無定形的。

R.C. Tenent還在ECS Electrochemistry Letters 1 (2012) H24-H27和SolarEnergy Materials and Solar Cells 99 (2012) 50-55中教導了實現氧化鎢WO₃的電致變色膜的方法。

所述膜通過兩步法產生。通過熱絲化學氣相沉積合成晶體氧化鎢納米顆粒。收集該納米顆粒并將其分散于乙醇中，并隨后用于在室溫下使用超聲噴霧沉積、接著在2小時期間在300°C下進行退火步驟以改善結晶度來形成電致變色薄膜。WO₃膜是介孔性的，這是由于它們由納米顆粒堆疊產生。

R.C. Tenent在Electrochemistry Communications 25 (2012) 62-6和SolarEnergy Materials and Solar Cells 121 (2014) 163-170中進一步教導了實現氧化鎢的電致變色膜的又一種方法。

所述方法將在無水乙醇(EtOH)中的三嵌段聚合物——聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)添加到六氯化鎢(WCl₆)在EtOH中的前體溶液中，并使用室溫下的超聲噴霧沉積、接著在水蒸氣室中進行水解和在300-400°C下進行退火來完成WCl₆向WO₃的轉化。

發明內容：

發明人現在已發現用于在大氣壓下在基底上進行改善的USP沉積方法的特定條件，所述方法使用空氣作為由水性前體溶液組成的液滴的氣體載體，以通過霧化液滴熱解在預熱基底上產生一個或更多個電致變色膜或電解質膜。有利地進行該方法(其通常用于電致變色膜和電解質膜制備)而沒有任何額外的退火步驟。

也已在大規模基底上獲得改善的均質的薄電致變色層或電解質層，其具有高的層均勻性、完美的覆蓋和改善的電致變色性能如著色效率、著色對比度、低光擴散率(霧度)、良好的循環可逆性、耐久性、轉換動力學。