CN105629618A - 一种基于多金属氧酸盐的电致变色器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能器件，具体的说，涉及一种基于多金属氧酸盐的电致变色智能窗。本发明以饱和型多金属氧酸盐作为原料，以印制有半导体薄膜的导电玻璃为基底，利用电沉积技术制备复合薄膜。薄膜制备的整个过程均使用水溶剂，对环境友好无害，且操作简便易行。以其制备的电致变色器件具有良好的电致变色性能，是一种具有商业化前景的电致变色器件。

Description

一种基于多金属氧酸盐的电致变色器件

技术领域

本发明涉及一种光电器件，具体的说，涉及一种基于多金属氧酸盐的电致变色智能窗。

背景技术

高性能的WO₃基的电致变色器件一般是由磁控溅射或真空蒸镀制备的，但是出于降低成本考虑，开发常温、常压下溶液法制膜技术是一个有效地手段。这样电沉积方法引起了我们的兴趣，由于它可以在常温、常压下进行；这种方法可以适用于复杂形状，大面积和多孔的基底；操作过程简单可控。

制备一个高性能的电致变色膜的关键是：选择合适的方法和合适的电致变色材料。多酸因其具有优异的电化学性能，是很有潜力的电致变色材料。现在制备多酸基电致变色薄膜的主导方法是LBL法。LBL法在研究多酸电致变色性质上是一个非常重要，而且非常有效地方法。但是这种方法制备电致变色膜的缺点逐渐显现出来，如：当膜很薄时，光学对比度很低；如果使用厚膜去达到高的光学对比度时，其响应时间又会变得很长并且褪色态的透光性也会变差，另外，LBL法制备厚膜所需的时间极长。这些缺点在某种程度上限制了多酸基电致变色材料在真实器件上的应用。

多酸的结构极大地影响多酸材料的性能。而对于多酸，调节分子构型将会对器件的性能造成极大地影响。多酸的一个好处就是，其不同结构的物种可以直接合成得到纯相。使用电沉积的方法制备多酸基电致变色器件可以降低器件的成本，如果说合适的方法是制备多酸基电致变色器件的前提，那么通过调节多酸的结构来寻找合适的多酸基电致变色材料是一个极有意义而且非常重要的工作。

发明内容

本发明的目的是利用Dawson型多金属氧酸盐作为电致变色材料，利用电沉积方法将多酸附着在TiO₂基底上，进而与涂有Pt的对电极组成电致变色器件。

本发明的一种基于多金属氧酸盐的电致变色器件，包括以下步骤：

(1)将多金属氧酸盐配制成水溶液，调节此溶液pH在1-3之间；

(2)将商业P25粉体制成可用于刮涂的浆料

(3)将印制好TiO₂的基片在(1)水溶液中进恒电压电沉积

(4)将步骤(3)所得基片取出，用去离子水，乙醇冲净，热风吹干；

(5)将步骤(4)所得基片与另一块涂有Pt的并带有一个小孔玻璃作为对电极组成器件，并将器件密封；

(6)将LiClO₄的水溶液作为电解质从小孔注入器件内部，并用薄玻璃将小孔封死；

所说的多金属氧酸盐为缺位型多酸，具体是指{P₂W₁₅}，其分子式为：K₁₂[P₂W₁₅O₅₆]·18H₂O

其中，多金属氧酸盐水溶液的浓度为0.01mol/L，水溶液浓度为pH＝1～3.TiO₂薄膜基底的厚度为2微米。

将上述方法制备的基于多金属氧酸盐的复合薄膜作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，以铂丝作为对电极，使用恒电压法进行电沉积，且保持电压为-1.25V，时间为10min。

本发明所使用的电致变色材料为水溶性化合物，薄膜制备过程不使用二氯苯等有机溶剂，有利于环境的保护。

本发明所使用的薄膜制备方法为电沉积技术，不需使用真空蒸镀，磁控溅射等仪器设备和手段，操作更加简便易行。

本发明所制备的器件退色态透光性良好，着色态光学对比度高达到85％以上，对电压改变响应迅速，并且制作成本低，是一种具有商业化前景的电致变色器件。

附图说明

图1实施例1所制复合薄膜的SEM表征图

图2实施例1所制复合薄膜的AFM图：(a)二维图(b)三维图

图3实施例1所制电致变色智能窗的连续跃阶双电压测试图

图4实施例2所制电致变色智能窗在不同电压下的吸光度图

具体实施方式

实施例1

将{P₂W₁₅}溶于水，配制0.01mol/L的水溶液，用盐酸调节溶液pH至2，将印有TiO₂的导电玻璃作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，Pt丝作为对电极进行恒电压电沉积电压设为-1.25V，时间为10min。

将电沉积好的基片取出，用去离子水冲净，用乙醇冲洗，氮气吹干。制得基于多金属氧酸盐的复合薄膜。

以复合薄膜作为一极，以涂有Pt的透明导电玻璃为另一极，并带有一个小孔玻璃作为对电极组成器件，并将器件密封；将LiClO₄的水溶液作为电解质从小孔注入器件内部，并用薄玻璃将小孔封死组成电致变色器件。对其进行连续跃阶双电压测试，如图3所示，电致变色器件有良好的响应及光学对比度。

实施例2

将{P₂W₁₅}溶于水，配制0.01mol/L的水溶液，用盐酸调节溶液pH至2，将印有TiO₂的导电玻璃作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，Pt丝作为对电极进行恒电压电沉积电压设为-1.25V，时间为10min。

将电沉积好的基片取出，用去离子水冲净，用乙醇冲洗，氮气吹干。制得基于多金属氧酸盐的复合薄膜。

以复合薄膜作为一极，以涂有Pt的透明导电玻璃为另一极，并带有一个小孔玻璃作为对电极组成器件，并将器件密封；将LiClO₄的水溶液作为电解质从小孔注入器件内部，并用薄玻璃将小孔封死组成电致变色器件。对其在不同电压下的吸光度进行测试，如图4所示，电致变色器件对电压的响应很敏感。

Claims (7)

1.一种基于多金属氧酸盐的器件，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将多金属氧酸盐配制成水溶液，调节此溶液pH在1-3之间；

(2)将商业P25粉体制成可用于刮涂的浆料；

(3)将印制好TiO₂的基片在(1)水溶液中进行循环伏安电沉积；

(4)将步骤(3)所得基片取出，用去离子水，乙醇冲净，热风吹干；

(5)将步骤(4)所得基片与另一块涂有Pt的并带有一个小孔玻璃作为对电极组成器件，并将器件密封；

(6)将LiClO₄的水溶液作为电解质从小孔注入器件内部，并用薄玻璃将小孔封死。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所说的多金属氧酸盐为缺位型多酸。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所说的缺位型多酸具体是指{P₂W₁₅}，其分子式为：K₁₂[P₂W₁₅O₅₆]·18H₂O。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多金属氧酸盐水溶液的pH值为1～3。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多金属氧酸盐水溶液的浓度为0.01mol/L。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，TiO₂薄膜基底的厚度为2微米。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用恒电压法进行电沉积，且保持电压为-1.25V，时间为10min。