CN104609705A - WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃的制备方法 - Google Patents

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刘志锋
李雅君
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Abstract

本发明公开了WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃的制备方法。首先采用水热法制备出TiO2纳米棒薄膜，然后采用浸渍提拉工艺将TiO2纳米棒薄膜浸入WO3溶胶，干燥后经过热处理得到WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃。本发明所获得的WO3-TiO2电致变色玻璃离子扩散系数可达1.1～1.2×10-10cm2/s，而纯WO3电致变色玻璃离子扩散系数仅为2.3×10-11cm2/s，与纯WO3电致变色玻璃相比，WO3-TiO2电致变色玻璃的离子储存量和循环寿命也有明显增高，本发明提供的方法具有利于环境保护，没有产生次生危害，WO3用量大大减少，综合成本低的特点。

Description

WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域，具体为WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，温室效应、全球变暖问题愈演愈烈，使人们越来越重视环境的保护。现在生活中最为重要的两大工具是建筑物和汽车，两者皆为封闭系统，所以都必须通过透明玻璃窗来提升内部的明亮度，这就容易造成夏季室内热量的积聚导致室内温度升高，从而增加了空调的使用，导致了一系列环境问题。
为了解决这一问题，早在上世纪80年代就提出了电致变色窗结构。电致变色是指材料在交替的高低或正负外电场的作用下，通过注入或抽取电荷(离子或电子)，从而在低透射率的着色状态和高透射率的消色状态之间产生可逆变化的特殊现象，在外观性能上则表现为颜色及透明度的可逆变化。电致变色窗正是一个基于平板玻璃和电致变色系统的装置，外加电场作用下，玻璃的光学性能发生连续可逆变化，从而导致颜色和透射率的变化，进而通过控制进入室内的太阳辐射达到控制室内温度及光线的目的。
电致变色器件在诸多领域的巨大应用潜力，吸引了世界上许多国家不仅在应用基础研究，而且更在实用器件的研究上投人了大量的科研人员和资金，以求在这方面取得突破。许多过渡金属氧化物由于具有电致变色性质而被人们大量研究，如WO3、V2O5、MoO3、TiO2、NiOx……等等，其中，WO3因具有着色效率高、可逆性好、响应时间短、成本低、着色和褪色时的光学变化范围较宽等优点，被认为是最具有发展前景的电致变色材料之一。
经过大量的研究发现，纯的WO3电致变色玻璃还存在材料电阻大，循环性低等弱点。因此，人们试图通过掺杂复合等方式改善其某些性能。
发明内容
为了解决上述问题，对WO3电致变色性能进行优化，本发明提出了一种WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃的制备方法，将WO3溶胶包裹在TiO2纳米棒表面，形成核壳结构，从而达到提高电致变色性能及使用寿命的目的。
本发明所采用的技术方案：
一种WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃的制备方法如下：
首先采用水热法制备出TiO2纳米棒薄膜，然后采用浸渍提拉工艺将TiO2纳米棒薄膜浸入WO3溶胶，干燥后经过热处理得到WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃。
本制备工艺的使用方法如下：
1、制备TiO2纳米棒薄膜的工艺参数：首先，将1.65～1.7gCTAB溶入40mlH2O中，将乙二醇、饱和NaCl溶液和盐酸按体积比为6:10:75混合后，再将CTAB水溶液加入其中；然后边搅拌边向混合溶液中加入4～5ml钛酸丁酯；最后加入74mlH2O制得TiO2前驱体溶液；将经丙酮、异丙醇、乙醇清洗过的FTO玻璃放入加有TiO2前驱体溶液的反应釜中经150℃反应6～7小时，制得TiO2纳米棒薄膜。
2、制备纳米WO3溶胶的工艺参数：将H2O2缓慢滴入放入钨粉的烧瓶中，H2O2与钨粉的比例为1ml:1g，同时将烧瓶浸入冷水中，水温保持在0℃～10℃之间，并搅拌5～6h，待钨粉完全反应，溶液变为乳白色时，将溶液放入离心机以2000r/min～3000r/min的速率离心5min～10min，得到淡黄色澄清的WO3溶液，将溶液静置3d～5d，之后在70℃～80℃下干燥，直至溶液由淡黄色变成橘黄色，加入乙醇，得到WO3溶胶。
3、WO3-TiO2复合薄膜的工艺参数：将TiO2纳米棒薄膜以1mm/s的速度在WO3溶胶中浸渍提拉后，放入100℃烘箱中干燥15～30min；将干燥后的复合薄膜经300℃热处理，形成WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃。
本发明的作用机理是：纳米棒状TiO2显著的特点是具有较高的比较面积，将WO3溶胶浸涂在TiO2纳米棒薄膜表面后，可以大大增加WO3溶胶的比表面积，一方面提高了电致变色玻璃工作时离子扩散速率，另一方面也使电致变色玻璃的离子储存能力升高。此外，TiO2与WO3复合，经热处理后，TiO2会影响WO3中W=O键的作用，使WO3的性能会得到优化，从而提高WO3电致变色玻璃的循环寿命。
电压-电流曲线的面积与电致变色薄膜离子储存量成正比，所以，与电致变色性能成正比，离子扩散系数与电致变色薄膜效率成正比。
本发明的离子扩散系数采用如下公式计算：
ip=2.69×105n3/2AD1/2Cv1/2 (其中：n为电荷数，取值为1，ip为峰值电流(A)，D为Li+扩散系数(cm2/s)，A为玻璃浸泡在电解液中的有效面积(cm2)，C为电解液中Li+浓度(mol/cm3)，v为扫描速率(V/s))；本试验所用电解质为1mol/L LiClO4 溶液。
本发明所获得的WO3-TiO2电致变色玻璃的离子扩散系数可达1.1～1.2×10-10cm2/s，而纯WO3电致变色玻璃离子扩散系数仅为2.3×10-11cm2/s，与纯WO3电致变色玻璃相比，WO3-TiO2电致变色玻璃的离子储存量和循环寿命也有明显增高。
与现有技术相比，本发明提供的方法具有以下优势：
1、有利于环境保护，没有产生次生危害；
2、WO3用量大大减少，综合成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1的WO3-TiO2与WO3的电压-电流曲线；
图2为本发明实施例2的WO3-TiO2与WO3的电压-电流曲线；
图3为本发明实施例3的WO3-TiO2与WO3的电压-电流曲线。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步阐述，并在相同条件下测量制备出的电致变色玻璃的离子扩散系数。
实施例1：
首先，将1.65g CTAB溶入40ml H2O中，并将12ml乙二醇、20ml饱和NaCl溶液和150ml HCl混合，再将CTAB水溶液加入其中；边搅拌边向混合溶液中逐滴加入4ml钛酸丁酯；之后逐滴加入74mlH2O制得TiO2前驱体溶液；将经丙酮、异丙醇、乙醇清洗过的FTO玻璃放入加有TiO2前驱体溶液的反应釜中经150℃反应7小时，制得TiO2纳米棒薄膜。然后，按H2O2与钨粉为1ml:1g的比例将H2O2缓慢滴入放入钨粉的烧瓶中，同时将烧瓶浸入冷水中，水温保持在0℃，并搅拌6h，待钨粉完全反应，溶液变为乳白色时，将溶液放入离心机以2000r/min的速率离心10min，得到淡黄色澄清的WO3溶液，将溶液静置5d，之后在80℃下干燥，直至溶液由淡黄色变成橘黄色，加入乙醇，得到WO3溶胶。最后，将TiO2纳米棒薄膜以1mm/s的速度在WO3溶胶中浸渍提拉后，放入100℃烘箱中干燥30min，将干燥后的薄膜经300℃热处理，形成WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃。
本实施例1所获得的WO3-TiO2电致变色玻璃离子扩散系数可达1.14×10-10cm2/s。
实施例2：
首先，将1.7g CTAB溶入40ml H2O中，并将12ml乙二醇、20ml饱和NaCl溶液和150ml HCl混合，再将CTAB水溶液加入其中；边搅拌边向混合溶液中逐滴加入5ml钛酸丁酯；之后逐滴加入74mlH2O制得TiO2前驱体溶液；将经丙酮、异丙醇、乙醇清洗过的FTO玻璃放入加有TiO2前驱体溶液的反应釜中经150℃反应7小时，制得TiO2纳米棒薄膜。然后，按H2O2与钨粉为1ml:1g的比例将H2O2缓慢滴入放入钨粉的烧瓶中，同时将烧瓶浸入冷水中，水温保持在10℃，并搅拌6h，待钨粉完全反应，溶液变为乳白色时，将溶液放入离心机以3000r/min的速率离心5min，得到淡黄色澄清的WO3溶液，将溶液静置3d，之后在75℃下干燥，直至溶液由淡黄色变成橘黄色，加入乙醇，得到WO3溶胶。最后，将TiO2纳米棒薄膜以1mm/s的速度在WO3溶胶中浸渍提拉后，放入100℃烘箱中干燥20min，将干燥后的薄膜经300℃热处理，形成WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃。
本实施例2所获得的WO3-TiO2电致变色玻璃离子扩散系数可达1.2×10-10cm2/s。
实施例3：
首先，将1.7g CTAB溶入40ml H2O中，并将12ml乙二醇、20ml饱和NaCl溶液和150ml HCl混合，再将CTAB水溶液加入其中；边搅拌边向混合溶液中逐滴加入4ml钛酸丁酯；之后逐滴加入74mlH2O制得TiO2前驱体溶液；将经丙酮、异丙醇、乙醇清洗过的FTO玻璃放入加有TiO2前驱体溶液的反应釜中经150℃反应6小时，制得TiO2纳米棒薄膜。然后，按H2O2与钨粉为1ml:1g的比例将H2O2缓慢滴入放入钨粉的烧瓶中，同时将烧瓶浸入冷水中，水温保持在5℃，并搅拌5h，待钨粉完全反应，溶液变为乳白色时，将溶液放入离心机以2500r/min的速率离心8min，得到淡黄色澄清的WO3溶液，将溶液静置4d，之后在70℃下干燥，直至溶液由淡黄色变成橘黄色，加入乙醇，得到WO3溶胶。最后，将TiO2纳米棒薄膜以1mm/s的速度在WO3溶胶中浸渍提拉后，放入100℃烘箱中干燥15min，将干燥后的薄膜经300℃热处理，形成WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃。
本实施例3所获得的WO3-TiO2电致变色玻璃离子扩散系数可达1.1×10-10cm2/s。
以上通过实施例对本发明的进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃的制备方法，其特征在于，该方法如下：首先采用水热法制备出TiO2纳米棒薄膜，然后采用浸渍提拉工艺将TiO2纳米棒薄膜浸入WO3溶胶，干燥后经过热处理得到WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃。
2.根据权利要求1所述的WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃的制备方法，其特征在于， WO3-TiO2复合薄膜的制备工艺参数如下：将TiO2纳米棒薄膜以1mm/s的速度在WO3溶胶中浸渍提拉后，放入100℃烘箱中干燥15～30min；将干燥后的复合薄膜经300℃热处理，形成WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃。
3.根据权利要求2所述的WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃的制备方法，其特征在于： TiO2纳米棒的制备工艺参数如下：首先，将1.65～1.7g CTAB溶入40ml H2O中，将乙二醇、饱和NaCl溶液和盐酸按体积比为6:10:75混合后，再将CTAB水溶液加入其中；然后边搅拌边向混合溶液中加入4～5ml钛酸丁酯；最后加入74ml H2O制得TiO2前驱体溶液；将经丙酮、异丙醇、乙醇清洗过的FTO玻璃放入加有TiO2前驱体溶液的反应釜中经150℃反应6～7小时，制得TiO2纳米棒。
4.根据权利要求2所述的WO3-TiO2核壳结构电致变色玻璃的制备方法，其特征在于，纳米WO3溶胶的制备工艺参数如下：将H2O2缓慢滴入放入钨粉的烧瓶中，H2O2与钨粉的比例为1ml:1g，同时将烧瓶浸入冷水中，水温保持在0℃～10℃之间，并搅拌5～6h，待钨粉完全反应，溶液变为乳白色时，将溶液放入离心机以2000r/min～3000r/min的速率离心5min～10min，得到淡黄色澄清的WO3溶液，将溶液静置3d～5d，之后在70℃～80℃下干燥，直至溶液由淡黄色变成橘黄色，加入乙醇，得到WO3溶胶。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017155146A1 (ko) * 2016-03-07 2017-09-14 엘지전자 주식회사 전기변색 나노입자
CN108117277A (zh) * 2017-12-27 2018-06-05 南京邮电大学 一种复合电致变色薄膜及其制备方法
CN108409158A (zh) * 2018-04-13 2018-08-17 新乡学院 一种WO3/TiO2多孔电致变色玻璃膜的制备方法
CN110095912A (zh) * 2019-03-21 2019-08-06 天津城建大学 一种WO3/MoO3复合电致变色膜的制备方法
EP3450522A4 (en) * 2016-04-27 2019-11-13 LG Electronics Inc. -1- ELECTROCHROME NANOPARTICLES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
CN111217537A (zh) * 2020-01-13 2020-06-02 哈尔滨商业大学 核壳型三氧化钼@氧化钨纳米晶电致变色薄膜的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101412588A (zh) * 2008-11-17 2009-04-22 天津大学 阴极电致变色薄膜和电致变色玻璃的制备方法
CN101576695A (zh) * 2009-04-28 2009-11-11 电子科技大学 Wo3电致变色薄膜制备方法
CN102849963A (zh) * 2011-07-01 2013-01-02 漳州旗滨玻璃有限公司 一种制备wo3薄膜的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101412588A (zh) * 2008-11-17 2009-04-22 天津大学 阴极电致变色薄膜和电致变色玻璃的制备方法
CN101576695A (zh) * 2009-04-28 2009-11-11 电子科技大学 Wo3电致变色薄膜制备方法
CN102849963A (zh) * 2011-07-01 2013-01-02 漳州旗滨玻璃有限公司 一种制备wo3薄膜的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G.F. CAI等: "Efficient electrochromicmaterialsbasedonTiO2@WO3 core/shell nanorod arrays", 《SOLAR ENERGY MATERIALS & SOLAR CELLS》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017155146A1 (ko) * 2016-03-07 2017-09-14 엘지전자 주식회사 전기변색 나노입자
US11307474B2 (en) 2016-03-07 2022-04-19 Lg Electronics Inc. Electrochromic nanoparticle
EP3450522A4 (en) * 2016-04-27 2019-11-13 LG Electronics Inc. -1- ELECTROCHROME NANOPARTICLES AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
US10890819B2 (en) 2016-04-27 2021-01-12 Lg Electronics Inc. Electrochromic nanoparticles and method for producing same
CN108117277A (zh) * 2017-12-27 2018-06-05 南京邮电大学 一种复合电致变色薄膜及其制备方法
CN108117277B (zh) * 2017-12-27 2020-09-08 南京邮电大学 一种复合电致变色薄膜及其制备方法
CN108409158A (zh) * 2018-04-13 2018-08-17 新乡学院 一种WO3/TiO2多孔电致变色玻璃膜的制备方法
CN108409158B (zh) * 2018-04-13 2021-03-02 新乡学院 一种WO3/TiO2多孔电致变色玻璃膜的制备方法
CN110095912A (zh) * 2019-03-21 2019-08-06 天津城建大学 一种WO3/MoO3复合电致变色膜的制备方法
CN111217537A (zh) * 2020-01-13 2020-06-02 哈尔滨商业大学 核壳型三氧化钼@氧化钨纳米晶电致变色薄膜的制备方法

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