[發(fā)明專利]納米孔陣列結(jié)構(gòu)的電致變色復(fù)合薄膜及其制備方法、應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010656122.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN111747660A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉晨;晉丁亥;張霞;蔡秀霞;李琴琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C17/36
• 分類號(hào): C03C17/36
• 代理公司: 西安新動(dòng)力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強(qiáng)

本發(fā)明屬于電致變色材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及納米孔陣列結(jié)構(gòu)的電致變色復(fù)合薄膜及其制備方法、應(yīng)用，該復(fù)合薄膜的制備方法，包括：制備多孔氧化鈦薄膜；將鎢酸鹽吸附在所述多孔氧化鈦薄膜上；對(duì)吸附有鎢酸鹽的多孔氧化鈦薄膜進(jìn)行加熱分解，使鎢酸鹽在多孔氧化鈦薄膜上原位生成氧化鎢納米粒子。該制備方法，電解液通過(guò)與多孔氧化鈦薄膜的充分接觸能夠提高氧化鈦的電致變色效率，通過(guò)在多孔氧化鈦薄膜上修飾氧化鎢納米粒子，提高了材料的著色率，從而提高了氧化鈦薄膜的電致變色響應(yīng)能力和著色效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電致變色材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及納米孔陣列結(jié)構(gòu)的電致變色復(fù)合薄膜及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前城市建設(shè)中建筑相關(guān)的能源消耗約占據(jù)社會(huì)總能耗的百分之二十。近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源短缺情況已越來(lái)越嚴(yán)重，為了提高能源利用率，建筑相關(guān)的節(jié)能受到了科學(xué)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。

隨著建筑行業(yè)中對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)的重視，電致變色材料被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的智能材料之一。現(xiàn)有的電致變色材料，其透過(guò)率可以通過(guò)施加微小電壓進(jìn)行控制，且這種變化在施加電壓一段時(shí)間后能夠保持較長(zhǎng)的時(shí)間。當(dāng)反向施加電壓時(shí)，電致變色材料的顏色則可逆地回到初始狀態(tài)。氧化鈦是一種常見的光催化材料和涂料，同時(shí)它也具有一定的電致變色性質(zhì)。當(dāng)施加負(fù)電壓時(shí)，TiO₂獲得電子，其中的四價(jià)Ti⁴⁺被還原成藍(lán)黑色的三價(jià)鈦Ti³⁺，從而引發(fā)材料在本色和藍(lán)色之間的顏色變化。

目前，應(yīng)用電致變色材料制成的智能玻璃已經(jīng)取得了很多優(yōu)秀成果，然而其仍然存在一定的局限。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01710705116.9的發(fā)明專利，公開了一種納米晶鑲嵌的氧化鎢電致變色復(fù)合薄膜。這種復(fù)合薄膜，由小尺寸的納米晶鑲嵌在無(wú)定型的氧化物體中構(gòu)成，影響該電致變色復(fù)合膜的性能的關(guān)鍵在于：1)納米晶的尺寸、穩(wěn)定性和分散性；2)納米晶與氧化鎢基體的復(fù)合尺度必須嚴(yán)格控制在100nm范圍以內(nèi)。該薄膜通過(guò)旋涂法固定在導(dǎo)電玻璃基底上進(jìn)行熱處理獲得，在熱處理過(guò)程中由于膨脹系數(shù)的差異，會(huì)造成薄膜上形成裂縫，導(dǎo)電性變差，著色時(shí)間較長(zhǎng)(7.9～10.8秒)，在較高的電壓下，633nm處的光譜調(diào)制幅度(著色效率)最高也只有50％左右，且不能夠在較溫和(-0.4V和-0.6V)的電位下進(jìn)行光譜調(diào)制。此外，采用較大的調(diào)制電位通常會(huì)導(dǎo)致電致變色薄膜的循環(huán)使用壽命大幅度縮短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供納米孔陣列結(jié)構(gòu)的電致變色復(fù)合薄膜及其制備方法、應(yīng)用，該制備方法，通過(guò)在多孔氧化鈦薄膜上修飾氧化鎢納米粒子，提高了氧化鈦薄膜的電致變色響應(yīng)能力和著色效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種納米孔陣列結(jié)構(gòu)的電致變色復(fù)合薄膜，包括多孔氧化鈦薄膜和分布在所述多孔氧化鈦薄膜中的氧化鎢納米粒子，所述多孔氧化鈦薄膜呈納米孔結(jié)構(gòu)，所述氧化鎢納米粒子通過(guò)原位生長(zhǎng)法形成在多孔氧化鈦薄膜的納米孔結(jié)構(gòu)中。

進(jìn)一步，所述納米孔結(jié)構(gòu)包括陣列排布在鈦基底上的氧化鈦納米孔道，所述氧化鈦納米孔道的直徑為75～110nm。

進(jìn)一步，所述多孔氧化鈦薄膜的厚度為3～10μm。

另一方面，本發(fā)明提供了一種納米孔陣列結(jié)構(gòu)的電致變色復(fù)合薄膜的制備方法，所述方法包括：

1)制備多孔氧化鈦薄膜；

2)將鎢酸鹽吸附在所述多孔氧化鈦薄膜上；

3)對(duì)吸附有鎢酸鹽的多孔氧化鈦薄膜進(jìn)行加熱分解，使鎢酸鹽在多孔氧化鈦薄膜上原位生成氧化鎢納米粒子。

進(jìn)一步，所述步驟1)具體包括，

1.1)清洗鈦基底，將鈦基底依次置于丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗，用氮?dú)獯蹈桑?/p>