CN104762646A - 一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法 - Google Patents

一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104762646A
CN104762646A CN201510121250.5A CN201510121250A CN104762646A CN 104762646 A CN104762646 A CN 104762646A CN 201510121250 A CN201510121250 A CN 201510121250A CN 104762646 A CN104762646 A CN 104762646A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
electrode
substrate
solution
dimensional ordered
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510121250.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104762646B (zh
Inventor
李垚
田燕龙
赵九蓬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201510121250.5A priority Critical patent/CN104762646B/zh
Publication of CN104762646A publication Critical patent/CN104762646A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104762646B publication Critical patent/CN104762646B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

本发明涉及一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法，属于变色功能材料技术领域。本发明中具有三维有序大孔结构的三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法包括如下步骤：基板材料的表面处理、胶体溶液的配制、胶体晶体模板的制备、电极制备及电解液制备、电化学制膜。以本发明方法得到的三氧化二铋电致变色薄膜的着色效率显著提高、响应时间明显降低，可实现由透明到暗棕色的颜色变化。本发明在电致变色智能窗领域具有很大的应用潜力。

Description

一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及变色功能材料技术领域，尤其涉及一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法。
背景技术
电致变色(Electrochromism,EC)是指在外界电场的作用下,材料某些光学性质(如反射率、透过率和热辐射率等)发生可逆变化的现象，最直观的表现就是材料的颜色可以随外加电场改变而发生可逆改变。电致变色材料作为一种新型功能材料,在光-电能量转换、光量调节、信息存储记录、光开关、建筑窗玻璃灵巧窗、大屏幕显示等领域都有广泛的应用前景,随着现代微电子技术,特别是大规模集成电路的飞速发展,变色器件在这些领域的优势将更加明显。电致变色材料一般可分为无机材料和导电聚合物两大类。相比导电聚合物，无机材料的研究较早，具有颜色对比度高、循环稳定性高、附着力强及热稳定性高等优点。常见的无机电致变色材料有三氧化钨、三氧化钼、氧化镍和五氧化二铌等。
近年来，三氧化二铋也被发现具有电致变色性能，薄膜在由阳极极化向阴极极化的转换过程中，颜色由透明向暗棕色呈现明显的变化。三氧化二铋原料简单易得、成本低，且无毒无害，具有很大的应用前景。然而，当前的三氧化二铋电致变色薄膜都是致密薄膜，电致变色的的着色效率低、响应速度慢，极大的限制了它的实际应用。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种具有三维有序大孔结构的三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法，用以解决现有三氧化二铋电致变色薄膜存在的着色效率低、响应速度慢的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
1.基板材料的表面处理：将基板分别在丙酮、甲醇和超纯水中超声处理后，晾干。其中，超声功率为60W、80W或120W，超声时间为10-60min,基板材料是厚度为0.01mm-1mm的ITO导电玻璃、FTO导电玻璃、镀ITO的聚酞亚胺基板、镀银的聚酞亚胺基板、镀金的聚酞亚胺基板或聚酯基板。
2.胶体溶液的配制：将球径为50nm-500nm的微球加入到去离子水或乙醇溶液中得到单分散度＜5％、质量百分比浓度为0.05-0.3％的胶体乳液，然后经超声振动分散得到胶体溶液，其中微球成分为聚苯乙烯或二氧化硅。
3.胶体晶体模板的制备：将经步骤1处理后的基板放入到经步骤2获得的胶体乳液中,在温度为20℃-70℃条件下使胶体溶液挥发,随着溶剂的挥发,单分散微球在毛细力作用下,在基板材料上组装,得到胶体晶体模板。
4.电极制备及电解液制备：以步骤3中制备的胶体晶体模板为工作电极，以银丝或饱和甘汞电极为参比电极，镍片或铂片为对电极，将各电极在丙酮中超声处理，其中超声功率为60W、80W或120W,超声时间为5-15min，使用前再用蒸馏水冲洗干净并吹干；将一定量的五水硝酸铋和酒石酸溶于水，用氢氧化钠溶液将溶液pH调节到12-14，其中五水硝酸铋浓度为0.02-0.2mol/L，酒石酸浓度为0.2-0.4mol/L，氢氧化钠溶液浓度为0.5-2mol/L。
5.电化学制膜：在步骤4中获得的溶液中放入电极,使用恒电位法进行电沉积,电沉积温度设置为20℃-40℃，控制沉积电流为5-15mAcm-1之间，将电沉积后的基板使用超纯水冲洗，干燥后使用四氢吠喃或甲苯或1-5％的氢氟酸浸泡去除模板后,得到具有三维有序大孔结构的三氧化二铋电致变色薄膜。
本发明有益效果如下：
三维有序结构的引入，缩短了离子传输路径，使得三氧化二铋电致变色薄膜着色效率和响应时间都显著提高。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为粒径为375nm聚苯乙烯微球得到的胶体晶体模板的扫描电镜图片。
图2为用375nm聚苯乙烯微球为模板得到的三维有序大孔结构的三氧化二铋电致变色薄膜的扫描电镜图片。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
具体实施方式一
1.基板材料的表面处理：将基板分别在丙酮、甲醇和超纯水中超声处理后，晾干。其中，超声功率为80W，超声时间为30min,基板材料是厚度为0.5mm的ITO导电玻璃。
2.胶体溶液的配制：将球径为375nm的聚苯乙烯微球加入到去离子水中得到单分散度＜5％、质量百分比浓度为0.15％的胶体乳液，然后经超声振动分散得到胶体溶液。
3.胶体晶体模板的制备：将经步骤1处理后的基板放入到经步骤2获得的胶体乳液中,在温度为60℃条件下使胶体溶液挥发,随着溶剂的挥发,单分散微球在毛细力作用下,在基板材料上组装,得到胶体晶体模板，如图1的扫描电镜图片所示。
4.电极制备及电解液制备：以步骤3中制备的胶体晶体模板为工作电极，以饱和甘汞电极为参比电极,铂片为对电极，将各电极在丙酮中超声处理，其中超声功率为80W，超声时间为10min，使用前再用蒸馏水冲洗干净并吹干；将一定量的五水硝酸铋和酒石酸溶于水，用氢氧化钠溶液将溶液pH调节到12，其中五水硝酸铋浓度为0.05mol/L，酒石酸浓度为0.2mol/L，氢氧化钠溶液浓度为1mol/L。
5.电化学制膜：在步骤4中获得的溶液中放入电极,使用恒电位法进行电沉积,电沉积温度设置为25℃，控制沉积电流为5mAcm-1之间，将电沉积后的基板使用超纯水冲洗，干燥后使用四氢吠喃浸泡去除模板后,得到具有三维有序大孔结构的三氧化二铋电致变色薄膜，如图2的扫描电镜图片所示。
具体实施方式二
1.基板材料的表面处理：将基板分别在丙酮、甲醇和超纯水中超声处理后，晾干。其中，超声功率为80W，超声时间为30min,基板材料是厚度为0.5mm的FTO导电玻璃。
2.胶体溶液的配制：将球径为400nm的二氧化硅微球加入到去乙醇中得到单分散度＜5％、质量百分比浓度为0.15％的胶体乳液，然后经超声振动分散得到胶体溶液。
3.胶体晶体模板的制备：将经步骤1处理后的基板放入到经步骤2获得的胶体乳液中,在温度为60℃条件下使胶体溶液挥发,随着溶剂的挥发,单分散微球在毛细力作用下,在基板材料上组装,得到胶体晶体模板。
4.电极制备及电解液制备：以步骤3中制备的胶体晶体模板为工作电极，以饱和甘汞电极为参比电极,铂片为对电极，将各电极在丙酮中超声处理，其中超声功率为80W，超声时间为10min，使用前再用蒸馏水冲洗干净并吹干；将一定量的五水硝酸铋和酒石酸溶于水，用氢氧化钠溶液将溶液pH调节到12，其中五水硝酸铋浓度为0.05mol/L，酒石酸浓度为0.2mol/L，氢氧化钠溶液浓度为1mol/L。
5.电化学制膜：在步骤4中获得的溶液中放入电极,使用恒电位法进行电沉积,电沉积温度设置为25℃，控制沉积电流为5mAcm-1之间，将电沉积后的基板使用超纯水冲洗，干燥后使用5％的氢氟酸浸泡去除模板后,得到具有三维有序大孔结构的三氧化二铋电致变色薄膜。
综上所述，本发明实施例提供了一种高着色效率低、快响应速度的三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种三维有序大孔结构的三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1、基板材料的表面处理：将基板分别在丙酮、甲醇和超纯水中超声处理，然后晾干；
步骤2、胶体溶液的配制：将球径为50nm-500nm的微球加入到去离子水或乙醇溶液中得到单分散度＜5％、质量百分比浓度为0.05-0.3％的胶体乳液，然后经超声振动分散得到胶体溶液，其中微球成分为聚苯乙烯或二氧化硅；
步骤3、胶体晶体模板的制备：将经步骤1处理后的基板放入到经步骤2获得的胶体乳液中,在温度为20℃-70℃条件下使胶体溶液挥发,随着溶剂的挥发,单分散微球在毛细力作用下,在基板材料上组装,得到胶体晶体模板；
步骤4、电极制备及溶液制备：以步骤3中制备的胶体晶体模板为工作电极，以银丝或饱和甘汞电极为参比电极，镍片或铂片为对电极，将各电极在丙酮中超声处理，其中超声功率为60W、80W或120W,超声时间为5-15min，使用前再用蒸馏水冲洗干净并吹干；将一定量的五水硝酸铋和酒石酸溶于水，用氢氧化钠溶液将溶液pH调节到12-14，其中五水硝酸铋浓度为0.02-0.2mol/L，酒石酸浓度为0.2-0.4mol/L，氢氧化钠溶液浓度为0.5-2mol/L；
步骤5、电化学制膜：在步骤4中获得的溶液中放入电极,使用恒电位法进行电沉积,电沉积温度设置为20℃-40℃，控制沉积电流为5-15mAcm-1之间，将电沉积后的基板使用超纯水冲洗，干燥后使用四氢吠喃或甲苯或1-5％的氢氟酸浸泡去除模板后,得到具有三维有序大孔结构的三氧化二铋电致变色薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中所述超声处理具体为超声功率60W、80W或120W，超声时间为10-60min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中所述基板材料为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃、镀ITO的聚酞亚胺基板、镀银的聚酞亚胺基板、镀金的聚酞亚胺基板或聚酯基板。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中所述基板材料的厚度为0.01mm-1mm。
CN201510121250.5A 2015-03-19 2015-03-19 一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法 Active CN104762646B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510121250.5A CN104762646B (zh) 2015-03-19 2015-03-19 一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510121250.5A CN104762646B (zh) 2015-03-19 2015-03-19 一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104762646A true CN104762646A (zh) 2015-07-08
CN104762646B CN104762646B (zh) 2017-03-22

Family

ID=53644727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510121250.5A Active CN104762646B (zh) 2015-03-19 2015-03-19 一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104762646B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104962969A (zh) * 2015-07-10 2015-10-07 哈尔滨工业大学 一种三维电致变色氧化镍薄膜的制备方法
CN111359603A (zh) * 2020-03-12 2020-07-03 辽宁大学 一种铋基自支撑电催化剂及其制备方法和在氮气还原产氨中的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1171698A (ja) * 1997-08-28 1999-03-16 Murata Mfg Co Ltd ビスマス酸化物被膜作製用電解液
EP1548157A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-29 Henkel KGaA Corrosion-protection by electrochemical deposition of metal oxide layers on metal substrates
CN102978674A (zh) * 2012-11-19 2013-03-20 哈尔滨工业大学 具有光子晶体结构的电致变色薄膜的制备方法
CN103268723A (zh) * 2013-05-15 2013-08-28 北京博如德工程技术研究有限公司 可动手组装的电致变色教具
CN103803648A (zh) * 2014-03-06 2014-05-21 张家港绿能新材料科技有限公司 一种氧化铋的制备方法
CN103869571A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 京东方科技集团股份有限公司 电致变色工作电极的制备方法及电致变色器件

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1171698A (ja) * 1997-08-28 1999-03-16 Murata Mfg Co Ltd ビスマス酸化物被膜作製用電解液
EP1548157A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-29 Henkel KGaA Corrosion-protection by electrochemical deposition of metal oxide layers on metal substrates
CN102978674A (zh) * 2012-11-19 2013-03-20 哈尔滨工业大学 具有光子晶体结构的电致变色薄膜的制备方法
CN103869571A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 京东方科技集团股份有限公司 电致变色工作电极的制备方法及电致变色器件
CN103268723A (zh) * 2013-05-15 2013-08-28 北京博如德工程技术研究有限公司 可动手组装的电致变色教具
CN103803648A (zh) * 2014-03-06 2014-05-21 张家港绿能新材料科技有限公司 一种氧化铋的制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUIYING QU等: "One-pot preparation of crystalline-amorphous double-layer structured WO3 films and their electrochromic properties", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 *
LI LI等: "Multi-layer three-dimensionally ordered Bismuth trioxide/Titanium dioxide nanocomposite: Synthesis and enhanced photocatalytic activity", 《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》 *
储艳秋等: "脉冲激光沉积制备氧化秘薄膜的电致变色性质", 《物理化学学报》 *
郑波等: "低温制备超细r-Bi2O3 粉末", 《高等学校化学学报》 *
郑波等: "电化学方法制备超细氧化铋粉末", 《化学研究与应用》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104962969A (zh) * 2015-07-10 2015-10-07 哈尔滨工业大学 一种三维电致变色氧化镍薄膜的制备方法
CN104962969B (zh) * 2015-07-10 2018-01-30 哈尔滨工业大学 一种三维电致变色氧化镍薄膜的制备方法
CN111359603A (zh) * 2020-03-12 2020-07-03 辽宁大学 一种铋基自支撑电催化剂及其制备方法和在氮气还原产氨中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN104762646B (zh) 2017-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101726956B (zh) 新型太阳能自驱动电子纸器件单元模块及制备方法
CN103744246B (zh) 一种镜面反射型电致变色器件及其制备方法
CN203732850U (zh) 一种镜面反射型电致变色器件
CN103172274A (zh) 一种氧化镍/聚苯胺复合电致变色薄膜的制备方法
CN104762646A (zh) 一种三维有序大孔三氧化二铋电致变色薄膜的制备方法
CN109881198A (zh) 二氧化锡/五氧化二钒核壳结构的多色电致变色薄膜的制备方法
CN105511192A (zh) 一种高稳定可调透光率的环境监控窗
CN107382092A (zh) 具有纳米镶嵌结构的TiO2 /WO3 复合电致变色薄膜及其制备方法
CN110133934B (zh) 一种双稳态电致变色器件及其制备方法
CN105446046A (zh) 一种基于电量可视化面板的电源模块
CN111142301B (zh) 一种高性能的电致变色器件及其制备方法
CN105700264A (zh) 一种基于可隐藏数据面板的中央空调系统
CN115259685A (zh) 一种可独立调控可见光与近红外的多孔氧化钨薄膜及其制备方法
CN105446047A (zh) 一种具备公交到站信息查询功能的电子设备
CN114296285A (zh) 一种用于普鲁士蓝基电致变色器件的高性能电解质
CN105467710A (zh) 一种具备可视调节功能的变电站电压监测仪
CN105130210A (zh) 三维有序大孔聚苯胺/碳复合电致变色薄膜的制备方法
CN105511196A (zh) 一种亮度快速可调的触摸显示屏
CN105549291A (zh) 一种能够自由调节透明度的高压开关柜
WO2023004973A1 (zh) 一种基于透明金属网电极的电致变色器件
CN105655658A (zh) 一种基于耗电量可视功能的蓄电池
CN110095912A (zh) 一种WO3/MoO3复合电致变色膜的制备方法
CN203084395U (zh) 一种基于聚噻吩及其衍生物和离子液体电解质的电致变色器件
CN107512853B (zh) 具有镶嵌结构的Al2O3/WO3纳米复合电致变色薄膜及其制备方法
CN105511193A (zh) 一种快速调节透光率的净水装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant