CN101891396A - 一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，所制备有机薄膜为苯胺/邻苯二胺薄膜，无机掺杂物选用WO3纳米颗粒。以钨粉、柠檬酸、聚乙二醇配置前驱物，经凝胶化、干燥、煅烧后获得纳米WO3粉体。将WO3粉体超声分散在酸性水溶液中，加入苯胺与邻苯二胺，搅拌溶解后将处理过的ITO玻璃浸入溶液中，然后加入氧化剂，提拉成膜后经后常温干燥获得WO3掺杂的有机电致变色薄膜材料。

Description

一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法
技术领域
本发明属于电致变色薄膜材料技术领域，涉及一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法。
背景技术
电致变色是指在外加电压或电场的作用下，材料的颜色或透明度的稳定的可逆变化。电致变色薄膜具有工作电压低、能耗小、环保、视觉大、有记忆功能、工作范围宽、易于大面积制作等优点，在显示器件、调光玻璃、信息存储等领域有着广泛的应用前景。
电致变色薄膜可分为无机电致变色薄膜(如WO3、NiO2、MoO3、V2O5等)和有机电致变色薄膜两大类。无机电致变色材料的光吸收变化是因离子和电子的双注入/抽取引起，其性能优越稳定，但色彩较单一、响应时间较长。有机电致变色材料的光吸收变化来自氧化还原反应，其响应时间短(可达飞秒级)、色彩丰富、对比度高、易于进行分子设计，且断电后可保持变色效果，具有记忆效果，但其稳定性较差，寿命短。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，以有机电致变色薄膜为基础，结合无机电致变色薄膜的优点，提高有机电致变色材料的稳定性及寿命。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将柠檬酸溶于氨水中配成溶液A，氨水的量以能溶解柠檬酸为准；
将钨粉溶于过氧化氢溶液中配成溶液B，过氧化氢的量以使钨粉完全反应为准；
2)按照钨粉与柠檬酸的摩尔比为1∶1.5～2.5的比例，将溶液A与溶液B充分混合，然后加入无水乙醇和聚乙二醇，无水乙醇与氨水体积比为1∶1～2，聚乙二醇为柠檬酸质量的1/3～1/2，搅拌溶解，再用氨水调节溶胶的PH为5～7配成前驱物；
3)将前驱物在80～90℃水浴蒸发直至得到湿凝胶，然后将湿凝胶在130～140℃条件下进行干燥发泡得到干凝胶，再将干凝胶在400～500℃进行恒温煅烧，煅烧3～5h后取出，得到纳米WO3粉体；
4)将纳米WO3粉体超声分散在含有无水乙醇的盐酸溶液中，然后加入苯胺与邻苯二胺，苯胺与纳米WO3粉体的摩尔比为1～2∶1，苯胺与邻苯二胺摩尔比为1∶1～0.5，搅拌溶解，得到纳米WO3粉体有机溶胶；
5)将ITO玻璃基板浸入纳米WO3粉体有机溶胶中，加入过硫酸胺，使混合溶液中过硫酸胺的浓度为0.2～0.25mol/L，30～80℃反应2～24h，提拉成膜后常温干燥，得到无机复合有机电致变色薄膜。
所述的含有无水乙醇的盐酸溶液中，盐酸的浓度为0.5～1mol/L，无水乙醇与盐酸的体积比为1∶5～10。
所述的氨水的体积浓度为25～28％，过氧化氢溶液的体积浓度为30％。
所述的ITO玻璃基板在浸入纳米WO3粉体有机溶胶前，将其依次用去离子水、体积浓度98％的硫酸、异丙醇、去离子水超声清洗，再用氮气吹干。
所述的纳米WO3粉体有机溶胶中苯胺的浓度为0.1～0.2mol/L。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的有机无机复合电致变色薄膜的制备方法，首先制备纳米WO3粉体，然后将其分散在有机溶剂中形成纳米WO3粉体有机(苯胺/邻苯二胺)溶胶，再将ITO玻璃基板浸入有机溶胶中，在氧化剂存在下反应，通过提拉成膜在ITO玻璃基板上附着WO3粉体复合有机溶胶层，这样复合而成的电致变色薄膜，在保持原有有机电致变色薄膜的特点的同时，还结合了无机电致变色薄膜的性能优越、稳定的优点。与现有有机电致变色薄膜相比，本发明制备的无机复合有机电致变色薄膜，提高有机电致变色材料的稳定性及寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对无机复合有机电致变色薄膜的制备方法做详细的说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将柠檬酸192.14g(1mol)溶于体积浓度为25％的200ml氨水中，配成溶液A；
将钨粉122.56g(0.67mol)溶于积浓度为30％的200ml过氧化氢溶液中配成溶液B；
2)按照钨粉与柠檬酸的摩尔比为1∶1.5的比例，将溶液A与溶液B充分混合，然后加入200ml的无水乙醇和96.07g的聚乙二醇，搅拌溶解配成前驱物；
3)将前驱物在80℃水浴蒸发直至得到湿凝胶，然后将湿凝胶在130℃条件下进行干燥发泡得到干凝胶，再将干凝胶在400℃进行恒温煅烧，煅烧5h后取出，得到纳米WO3粉体；
4)将纳米WO3粉体超声分散在含有无水乙醇的盐酸溶液(盐酸的浓度为0.5mol/L，无水乙醇与盐酸的体积比为1∶5)，然后加入1.34mol苯胺与1.34mol邻苯二胺，苯胺与纳米WO3粉体的摩尔比为2∶1，苯胺与邻苯二胺摩尔比为1∶1，搅拌溶解，得到纳米WO3粉体有机溶胶，其中苯胺的浓度为0.1mol/L；
5)将ITO玻璃基板依次用去离子水、体积浓度98％的硫酸、异丙醇、去离子水超声清洗，再用氮气吹干；然后将ITO玻璃基板浸入纳米WO3粉体有机溶胶中，加入过硫酸胺，使混合溶液中过硫酸胺的浓度为0.2mol/L，30℃反应24h，提拉成膜后常温干燥，得到无机复合有机电致变色薄膜。
所得的无机复合有机电致变色薄膜在加负电时显示为深蓝色，当变换为加正电时显示为浅绿色。
实施例2
无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将柠檬酸192.14g(1mol)溶于体积浓度为25％的200ml氨水中，配成溶液A；
将钨粉73.54g(0.4mo1)溶于积浓度为30％的200ml过氧化氢溶液中配成溶液B；
2)按照钨粉与柠檬酸的摩尔比为1∶2.5的比例，将溶液A与溶液B充分混合，然后加入200ml的无水乙醇和64.05g的聚乙二醇，搅拌溶解配成前驱物；
3)将前驱物在90℃水浴蒸发直至得到湿凝胶，然后将湿凝胶在140℃条件下进行干燥发泡得到干凝胶，再将干凝胶在500℃进行恒温煅烧，煅烧3h后取出，得到纳米WO3粉体；
4)将纳米WO3粉体超声分散在含有无水乙醇的盐酸溶液(盐酸的浓度为1mol/L，无水乙醇与盐酸的体积比为1∶10)，然后加入0.4mol苯胺与0.2mol邻苯二胺，苯胺与纳米WO3粉体的摩尔比为1∶1，苯胺与邻苯二胺摩尔比为1∶0.5，搅拌溶解，得到纳米WO3粉体有机溶胶，其中苯胺的浓度为0.2mol/L；
5)将ITO玻璃基板依次用去离子水、体积浓度98％的硫酸、异丙醇、去离子水超声清洗，再用氮气吹干；然后将ITO玻璃基板浸入纳米WO3粉体有机溶胶中，加入过硫酸胺，使混合溶液中过硫酸胺的浓度为0.25mol/L，80℃反应2h，提拉成膜后常温干燥，得到无机复合有机电致变色薄膜。
实施例3
一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将柠檬酸192.14g(1mol)溶于体积浓度为25％的200ml氨水中，配成溶液A；
将钨粉91.925g(0.5mol)溶于积浓度为30％的200ml过氧化氢溶液中配成溶液B；
2)按照钨粉与柠檬酸的摩尔比为1∶2的比例，将溶液A与溶液B充分混合，然后加入100ml的无水乙醇和80g的聚乙二醇，搅拌溶解配成前驱物；
3)将前驱物在85℃水浴蒸发直至得到湿凝胶，然后将湿凝胶在135℃条件下进行干燥发泡得到干凝胶，再将干凝胶在450℃进行恒温煅烧，煅烧4h后取出，得到纳米WO3粉体；
4)将纳米WO3粉体超声分散在含有无水乙醇的盐酸溶液(盐酸的浓度为0.6mol/L，无水乙醇与盐酸的体积比为1∶9)，然后加入0.75mol苯胺与0.45mol邻苯二胺，苯胺与纳米WO3粉体的摩尔比为1.5∶1，苯胺与邻苯二胺摩尔比为1∶0.6，搅拌溶解，得到纳米WO3粉体有机溶胶，其中苯胺的浓度为0.15mol/L；
5)将ITO玻璃基板依次用去离子水、体积浓度98％的硫酸、异丙醇、去离子水超声清洗，再用氮气吹干；然后将ITO玻璃基板浸入纳米WO3粉体有机溶胶中，加入过硫酸胺，使混合溶液中过硫酸胺的浓度为0.22mol/L，50℃反应14h，提拉成膜后常温干燥，得到无机复合有机电致变色薄膜。
实施例4
一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将柠檬酸192.14g(1mol)溶于体积浓度为25％的200ml氨水中，配成溶液A；
将钨粉83.56g(0.45mo1)溶于积浓度为30％的200ml过氧化氢溶液中配成溶液B；
2)按照钨粉与柠檬酸的摩尔比为1∶2.2的比例，将溶液A与溶液B充分混合，然后加入150ml的无水乙醇和65g的聚乙二醇，搅拌溶解配成前驱物；
3)将前驱物在88℃水浴蒸发直至得到湿凝胶，然后将湿凝胶在136℃条件下进行干燥发泡得到干凝胶，再将干凝胶在485℃进行恒温煅烧，煅烧3.5h后取出，得到纳米WO3粉体；
4)将纳米WO3粉体超声分散在含有无水乙醇的盐酸溶液(盐酸的浓度为0.8mol/L，无水乙醇与盐酸的体积比为1∶8)，然后加入0.72mol苯胺与0.58mol邻苯二胺，苯胺与纳米WO3粉体的摩尔比为1.6∶1，苯胺与邻苯二胺摩尔比为1∶0.8，搅拌溶解，得到纳米WO3粉体有机溶胶，其中苯胺的浓度为0.15mol/L；
5)将ITO玻璃基板依次用去离子水、体积浓度98％的硫酸、异丙醇、去离子水超声清洗，再用氮气吹干；然后将ITO玻璃基板浸入纳米WO3粉体有机溶胶中，加入过硫酸胺，使混合溶液中过硫酸胺的浓度为0.2mol/L，60℃反应12h，提拉成膜后常温干燥，得到无机复合有机电致变色薄膜。
实施例5
一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将柠檬酸192.14g(1mol)溶于体积浓度为25％的200ml氨水中，配成溶液A；
将钨粉102.14g(0.56mol)溶于积浓度为30％的200ml过氧化氢溶液中配成溶液B；
2)按照钨粉与柠檬酸的摩尔比为1∶1.8的比例，将溶液A与溶液B充分混合，然后加入160ml的无水乙醇和85g的聚乙二醇，搅拌溶解配成前驱物；
3)将前驱物在82℃水浴蒸发直至得到湿凝胶，然后将湿凝胶在138℃条件下进行干燥发泡得到干凝胶，再将干凝胶在420℃进行恒温煅烧，煅烧5h后取出，得到纳米WO3粉体；
4)将纳米WO3粉体超声分散在含有无水乙醇的盐酸溶液(盐酸的浓度为0.6mol/L，无水乙醇与盐酸的体积比为1∶6)，然后加入0.84mol苯胺与0.50mol邻苯二胺，苯胺与纳米WO3粉体的摩尔比为1.5∶1，苯胺与邻苯二胺摩尔比为1∶0.6，搅拌溶解，得到纳米WO3粉体有机溶胶，其中苯胺的浓度为0.15mol/L；
5)将ITO玻璃基板依次用去离子水、体积浓度98％的硫酸、异丙醇、去离子水超声清洗，再用氮气吹干；然后将ITO玻璃基板浸入纳米WO3粉体有机溶胶中，加入过硫酸胺，使混合溶液中过硫酸胺的浓度为0.2mol/L，75℃反应8h，提拉成膜后常温干燥，得到无机复合有机电致变色薄膜。

Claims (5)

1.一种无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将柠檬酸溶于氨水中配成溶液A，氨水的量以能溶解柠檬酸为准；
将钨粉溶于过氧化氢溶液中配成溶液B，过氧化氢的量以使钨粉完全反应为准；
2)按照钨粉与柠檬酸的摩尔比为1∶1.5～2.5的比例，将溶液A与溶液B充分混合，然后加入无水乙醇和聚乙二醇，无水乙醇与氨水体积比为1∶1～2，聚乙二醇为柠檬酸质量的1/3～1/2，搅拌溶解，再用氨水调节溶胶的PH为5～7配成前驱物；
3)将前驱物在80～90℃水浴蒸发直至得到湿凝胶，然后将湿凝胶在130～140℃条件下进行干燥发泡得到干凝胶，再将干凝胶在400～500℃进行恒温煅烧，煅烧3～5h后取出，得到纳米WO3粉体；
4)将纳米WO3粉体超声分散在含有无水乙醇的盐酸溶液中，然后加入苯胺与邻苯二胺，苯胺与纳米WO3粉体的摩尔比为1～2∶1，苯胺与邻苯二胺摩尔比为1∶0.5～1，搅拌溶解，得到纳米WO3粉体有机溶胶；
5)将ITO玻璃基板浸入纳米WO3粉体有机溶胶中，加入过硫酸胺，使混合溶液中过硫酸胺的浓度为0.2～0.25mol/L，30～80℃反应2～24h，提拉成膜后常温干燥，得到无机复合有机电致变色薄膜。
2.如权利要求1所述的无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述的含有无水乙醇的盐酸溶液中，盐酸的浓度为0.5～1mol/L，无水乙醇与盐酸的体积比为1∶5～10。
3.如权利要求1所述的无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述的氨水的体积浓度为25～28％，过氧化氢溶液的体积浓度为30％。
4.如权利要求1所述的无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述的ITO玻璃基板在浸入纳米WO3粉体有机溶胶前，将其依次用去离子水、体积浓度98％的硫酸、异丙醇、去离子水超声清洗，再用氮气吹干。
5.如权利要求1所述的无机复合有机电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，纳米WO3粉体有机溶胶中苯胺的浓度为0.1～0.2mol/L。
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