[發明專利]一種增強二氧化鈦電極光學調控能力的方法

有效

• 申請號: 202011097129.0
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112162439B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 吳長征;代保湖;謝毅
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G02F1/15
• 分類號: G02F1/15;G02F1/155
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉

本發明提供了一種增強二氧化鈦光學調控能力的方法，包括以下步驟：A)制備二氧化鈦納米線薄膜；B)將二氧化鈦納米線薄膜置于反應器中，在反應器中通入鈦源后再通入水進行原子層沉積；C)重復步驟B)數次，得到二氧化鈦修飾層。本發明中采用原子層沉積技術(ALD)在二氧化鈦表面沉積一層新的具有不同結構的二氧化鈦修飾層，實現了二氧化鈦電極表面結構上的連續變化，這種結構上的連續變化改變了離子在固體電極內的表觀擴散速率，從而大大提高了二氧化鈦電極的變色性能。

技術領域

本發明涉及電致變色技術領域，尤其涉及一種增強二氧化鈦電極光學調控能力的方法。

背景技術

過渡金屬氧化物的電致變色能力是指在電化學氧化還原過程中氧化物電極本身的顏色會發生可逆的變化，從而起到對光的調制作用。多數具有電致變色能力的過渡金屬氧化物一般都是寬帶隙的半導體，表現為無色或淺色，如氧化鎢、氧化鈦、氧化釩、氧化鉭、氧化鎳等。根據這種可逆的變色能力，這些氧化物可制備電致變色器件，用作節能玻璃和電子顯示等。電致變色器件的結構可簡單地描述為三層：工作電極(變色氧化物層)、電解質溶液(離子輸運)、對電極(電荷平衡層)。

對于電致變色氧化物，影響變色能力的決定性因素為離子在固體氧化物電極內部的動力學擴散過程，而離子在固體電極內的擴散速率由固體本身的結構決定，因此目前對過渡金屬氧化物電致變色能力的調控主要依賴于對氧化物材料幾何形貌的改變以減少離子的擴散時間，如采用量子點或多維骨架結構。但該種修飾方法并不能從本質上改變離子的擴散速率。因此，尋求一種電致變色氧化物的修飾方法以改善離子擴散速率對于電致變色器件的發展是極其重要的。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種利用原子層沉積技術增強二氧化鈦電極光學調控能力的方法。

有鑒于此，本申請提供了一種增強二氧化鈦光學調控能力的方法，包括以下步驟：

A)制備二氧化鈦納米線薄膜；

B)將二氧化鈦納米線薄膜置于反應器中，在反應器中通入鈦源后再通入水進行原子層沉積；

C)重復步驟B)數次，得到二氧化鈦修飾層。

優選的，所述二氧化鈦納米線薄膜的制備方法具體為：

將四異丙醇鈦在鹽酸中進行水解反應。

優選的，所述二氧化鈦納米線薄膜的厚度y與生長時間x的關系式為y＝0.011x-0.472；y的單位為微米，x＞45min。

優選的，在所述原子層沉積之前，所述鈦源的溫度為80～100℃，所述水的溫度為20～30℃，所述二氧化鈦納米線薄膜的溫度為200～300℃。

優選的，所述鈦源的通入方式具體為通入0.1～1s后抽真空5～10s。

優選的，所述水的通入方式具體為通入0.1～1s后抽真空5～10s。

優選的，所述反應器的壓強為200～500Pa。

優選的，所述通入鈦源和所述通入水的載氣為氮氣，流速為10～50sccm。

優選的，所述鈦源為四(二甲氨基)鈦。

優選的，所述二氧化鈦修飾層的厚度為1.5nm～12nm。

本申請提供了增強二氧化鈦光學調控能力的方法，其首先制備了二氧化鈦納米線薄膜，再通過原子層沉積技術在二氧化鈦納米線薄膜表面修飾了一層具有不同結構的二氧化鈦層。本發明采用原子層沉積技術(ALD)在二氧化鈦表面沉積新的一層具有不同結構的二氧化鈦層，實現了二氧化鈦電極表面結構的連續變化，這種結構上的連續變化改變了離子在固體電極內的表觀擴散速率，增強了二氧化鈦電極電致變色的綜合性能，包括充放電效率、變色速度、變色效率和光學調控能力如對比度、顏色密度等。

附圖說明