[發明專利]一種三氧化鎢/聚噻吩/三氧化鎢電致變色電容雙功能材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010776780.4
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111908509B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 張勇;史英迪;吳玉程;張雪茹;董森宇;王巖;崔接武;秦永強;舒霞
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G02F1/1524
• 分類號: G02F1/1524;C01G41/02;C08G61/12;H01G11/30;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 合肥云道爾知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34230
• 代理人: 閆興貴

1.一種三氧化鎢/聚噻吩/三氧化鎢電致變色電容雙功能材料，其特征在于：所述雙功能材料具有多孔分級結構和網絡狀結構，所述雙功能材料以三氧化鎢空心納米球為核，聚噻吩為第一殼層，三氧化鎢為第二殼層，氧化鎢空心納米球直徑為400-600nm，聚噻吩為多孔結構，厚度為40-50nm，平均孔徑為2-3nm，均勻包覆在三氧化鎢空心納米球上，第二殼層的厚度為20-30nm，均勻包覆在第一殼層表面。

2.根據權利要求1所述的三氧化鎢/聚噻吩/三氧化鎢電致變色電容雙功能材料，其特征在于，所述雙功能材料具有空心陣列結構，擁有較大的比表面積。

3.根據權利要求1所述的三氧化鎢/聚噻吩/三氧化鎢電致變色電容雙功能材料，其特征在于，所述的雙功能材料宏觀下能夠實現透明和深藍色之間的快速可逆變化，擁有優秀的電致變色性能，可見光調制幅度為85％～97％，近紅外光調制幅度為85～95％，完全著色時間為2～5s，褪色時間為3～7s，所述功能材料的容量達到40～60mf/cm²，倍率性能達到70％～80％；所述雙功能材料在著色褪色過程的同時實現對電量的存儲與釋放。

4.一種如權利要求1～3任一項所述的三氧化鎢/聚噻吩/三氧化鎢/電致變色電容雙功能材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將聚苯乙烯微球分散液、乙醇和丙酮混合，得到懸濁液；

(2)將去離子水和洗凈的FTO導電玻璃放入培養皿中，將所述懸濁液和曲拉通依次滴入去離子水表面，隨后將FTO導電玻璃取出，自然干燥，得到單層PS球薄膜包裹的FTO導電玻璃；

(3)在真空度2*10^-4Pa以下，以純度為99.99％的WO₃為靶材，在步驟(2)所述單層PS球薄膜包裹的FTO導電玻璃表面進行射頻反應沉積濺射，所述射頻反應沉積濺射，在氧氣-氬氣混合氣氛中進行；

(4)將步驟(3)處理過的FTO導電玻璃浸泡在四氫呋喃溶液中12-24h從而去除單層PS球模板獲得空心結構；

(5)將步驟(4)處理過的FTO導電玻璃作為工作電極，鉑絲作為對電極，Ag/AgCl電極作為參比電極，將高氯酸鋰和3,4-乙撐二氧噻吩單體溶于碳酸丙烯酯溶液中作為聚合電解液，先將工作電極浸泡在聚合電解液中0.5-1h，超聲10-20min后，再施加0.3-0.6V電壓處理10-60秒，最后對工作電極進行恒電流沉積；

(6)將步驟(5)得到的產物用乙醇和去離子水分別漂洗后放在濾紙上利用紅外燈烤干；

(7)將步驟(6)得到的產物再次進行磁控濺射，在真空度2*10^-4Pa以下，以純度為99.99％的WO₃為靶材，所述射頻反應沉積濺射，在氧氣-氬氣混合氣氛中進行。

5.根據權利要求4所述的三氧化鎢/聚噻吩/三氧化鎢/電致變色電容雙功能材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中聚苯乙烯微球分散液、乙醇和丙酮的體積比為5:5:2，所述聚苯乙烯微球分散液的質量濃度為8～10％。

6.根據權利要求4所述的三氧化鎢/聚噻吩/三氧化鎢/電致變色電容雙功能材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中FTO導電玻璃使用前依次置于丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗10-20min，之后置于真空烘箱中干燥備用。

7.根據權利要求4所述的三氧化鎢/聚噻吩/三氧化鎢/電致變色電容雙功能材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)射頻反應沉積濺射的氧氣的體積分數為10～50％，濺射功率為50～100W，濺射氣壓為1.0～3.0Pa，濺射時間為10～30分鐘，工作距離為5～10cm。

8.根據權利要求4所述的三氧化鎢/聚噻吩/三氧化鎢/電致變色電容雙功能材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中的高氯酸鋰濃度為0.2mol/L，3,4-乙撐二氧噻吩單體濃度為0.1mol/L。