[發明專利]二氧化錫/五氧化二釩核殼結構的多色電致變色薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201910285964.8
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN109881198B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 涂江平;趙根鋒;王偉齊;王秀麗;夏新輝;谷長棟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C23C18/12;C25D9/04;C03C17/00;C03C17/25;C03C17/34
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳升華

本發明提供了一種二氧化錫/五氧化二釩核殼結構的多色電致變色薄膜的制作方法，包括：將氯化亞錫二水化合物溶于鹽酸和巰基乙酸的水溶液中，將其加入放置有導電基底的反應釜中，水熱反應后高溫熱處理獲得均勻生長地二氧化錫納米片陣列；以硫酸氧釩水合物為釩源，利用恒電位法將五氧化二釩沉積在二氧化錫納米片陣列上，最后在空氣中熱處理得到核殼結構的多色電致變色薄膜。本發明中二氧化錫納米片垂直于基底且生長分布均勻，五氧化二釩均勻的填充包覆在納米片的間隙和表面。該復合薄膜具有優異的循環穩定性和電致變色性能，可以實現在藍色、綠色和黃色之間的快速可逆變換，有望應用于海洋、綠洲和沙漠環境的自適應偽裝領域。

技術領域

本發明涉及電致變色薄膜技術領域，具體涉及一種二氧化錫/五氧化二釩核殼結構的多色電致變色薄膜的制備方法。

背景技術

電致變色被定義為材料的光學性能在不同外加電壓作用下發生可逆變化的現象，這種現象是由離子或電子在嵌入和脫出材料過程中的氧化還原反應引起的。在過去的幾十年中，對于電致變色材料的研究步伐從未停止，在理論和實踐上都得到了很大的發展。現在，電致變色材料由于其特殊的光學調制功能而應用于許多領域，例如智能窗，變色眼鏡，節能信息顯示器和自適應偽裝。將電致變色材料應用于偽裝領域是一項巨大的挑戰。具體而言，可見光波段的自適應偽裝需要材料根據背景的顏色變化調整自身的顏色，來達到與背景融合的目的，實現視覺檢測的完美隱藏。由以往的研究可知，導電聚合物(有機電致變色材料)通常被用于偽裝領域，因為其具有快速切換時間，多色變化和較好的柔韌性等優點。有機電致變色材料的一個顯著優點是可以通過替換側鏈基團來調節薄膜的顏色變化。這樣看來，有機導電聚合物似乎是作為偽裝電致變色材料的最佳選擇。然而，由于有機單體復雜的合成路線，苛刻的反應條件，低產率，以及聚合物薄膜在自然環境中穩定性差等因素，限制了其實際應用。因此，探索無機電致變色材料在此方面的應用具有重大意義，因為其具有良好的化學穩定性，制備工藝簡單，易于實現器件的全固態化等優點。

過渡金屬氧化物五氧化二釩具有陽極和陰極雙重電致變色性能，獨特的多色電致變色特性使其適用于許多特殊領域。五氧化二釩薄膜可以在適當的電壓下在黃色，綠色和藍色之間可逆地轉換，這三種顏色與沙漠，綠洲和海洋的顏色相吻合，因此將五氧化二釩應用于這些環境中的軍事自適應偽裝是可行的。通常，無機電致變色材料具有優異的抗紫外線輻射性能，這進一步促進了五氧化二釩在此領域中的應用。但是五氧化二釩薄膜在電致變色器件中也有一些缺點，例如循環可逆性與穩定性差，電導率和離子擴散系數低，著色效率低等。如今，復合材料受到了廣泛關注，因為復合結構可以帶來優異的協同性能或多功能性。二氧化錫是n型寬帶隙半導體，由于其高電子轉移率，化學惰性和對大氣條件和高溫的穩定性，被廣泛用于鋰電池，太陽能電池，液晶顯示器，傳感器和電致變色器件。在此，通過水熱和電沉積的成膜技術合成了二氧化錫/五氧化二釩核殼結構的多色電致變色薄膜。二氧化錫納米片的引入對氧化還原過程中五氧化二釩的顏色變化沒有影響，復合薄膜仍然可以在黃色，綠色和藍色之間可逆地改變。此外，復合薄膜在透射率調制，響應時間，著色效率和循環穩定性方面也表現出優異的性能。

發明內容

為達成此目的，本發明提供了一種二氧化錫/五氧化二釩核殼結構的多色電致變色薄膜的制備方法。該制備方法制備的無機復合薄膜具有與基底良好的結合力，化學穩定性高，光學循環性能優異的優點。同時，該電致變色薄膜可以實現在黃色，綠色和藍色之間可逆地轉換，具有廣闊的應用前景。

為了實現上述發明目的，本發明提供的技術方案是：

一種二氧化錫/五氧化二釩核殼結構的多色電致變色薄膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將導電基底在水中超聲清洗，烘干待用；

(2)將尿素、鹽酸、巰基乙酸和氯化亞錫二水化合物溶于去離子水中，形成前驅體溶液；

(3)將步驟(2)中前驅體溶液加入放置了導電基底的反應釜中，在80～160℃反應4～8h，取出后沖洗烘干，再在管式爐中400～600℃熱處理2～4h,得到了二氧化錫納米片陣列；