CN107827159A - 一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法 - Google Patents

一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107827159A
CN107827159A CN201711124696.9A CN201711124696A CN107827159A CN 107827159 A CN107827159 A CN 107827159A CN 201711124696 A CN201711124696 A CN 201711124696A CN 107827159 A CN107827159 A CN 107827159A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tungstic acid
acid
conducting glass
tungstic
precursor solution
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.)
Pending
Application number
CN201711124696.9A
Other languages
English (en)
Inventor
李效民
毕志杰
陈永博
何晓利
高相东
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.)
Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Ceramics of CAS
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 Shanghai Institute of Ceramics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority to CN201711124696.9A priority Critical patent/CN107827159A/zh
Publication of CN107827159A publication Critical patent/CN107827159A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G41/00Compounds of tungsten
    • C01G41/02Oxides; Hydroxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K9/00Tenebrescent materials, i.e. materials for which the range of wavelengths for energy absorption is changed as a result of excitation by some form of energy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

本发明涉及一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法,包括:按照(0.4~1.2):1的摩尔比将钨源和螯合剂溶于水中,搅拌均匀后,加入形貌控制剂得到混合液,形貌控制剂与钨源的摩尔比为(0~0.1):1;通过酸调节混合液的pH值在0.5~2之间,得到三氧化钨前驱体溶液;以及将导电玻璃衬底置于三氧化钨前驱体溶液中,于85~95℃在导电玻璃衬底表面生长三氧化钨电致变色纳米材料。该方法具有成本低、易操作、温度要求低等特点。

Description

一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法
技术领域
本发明属于功能材料及器件技术领域,具体涉及一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法。
背景技术
电致变色(Electrochromic)现象是指材料在交变电压作用下,通过离子或电子的注入与抽取,使材料在着色与退色态之间产生可逆变化,在外观上则表现为材料颜色及透明度的可逆变化。电致变色材料在智能窗、汽车防眩目后视镜、护目镜、显示器等领域有广泛的应用前景。相比于液晶和悬浮粒子调光,电致变色具有颜色可调、能耗低、记忆效应等优势。
三氧化钨(WO3)作为传统的阴极电致变色材料,因其优异的电致变色性能而被广泛研究。在外加电压条件下,三氧化钨发生小金属阳离子和电子同时注入与抽取,使其在着色态(蓝色)与退色态(透明)之间发生可逆变化。三氧化钨可通过电化学沉积、脉冲激光沉积、磁控溅射、溶胶凝胶和水热等方法制备。其中,水热法可通过调节前驱体溶液浓度、生长温度、生长时间和形貌控制剂种类,简易而精确地控制三氧化钨的微观结构。然而,传统水热技术需要高温(120~200℃)、高压以及籽晶层的辅助来实现三氧化钨纳米材料的合成。这不仅增加制备成本和复杂性,而且降低其电致变色性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法,实现三氧化钨纳米材料在无籽晶层引导的导电玻璃衬底上一步法直接生长。
在此,本发明提供一种合成三氧化钨电致变色纳米材料的方法,包括:
按照(0.4~1.2):1的摩尔比将钨源和螯合剂溶于水中,搅拌均匀后,加入形貌控制剂得到混合液,所述形貌控制剂与所述钨源的摩尔比为(0~0.1):1;
通过酸调节所述混合液的pH值在0.5~2之间,得到三氧化钨前驱体溶液;以及
将导电玻璃衬底置于所述三氧化钨前驱体溶液中,于85~95℃在导电玻璃衬底表面生长三氧化钨电致变色纳米材料。
本发明将钨源和螯合剂溶于水中并调节pH值后,在较低温度下直接在导电玻璃衬底表面生长三氧化钨纳米材料。本发明中,螯合剂与钨源反应,形成具有含氧基团的钨螯合物。由于导电玻璃衬底表面含有羟基基团,因此钨螯合物极易吸附在导电玻璃衬底表面。随着酸的不断引入,钨螯合物不断分解为钨酸前驱体。在水热条件下,钨酸进一步分解为三氧化钨,三氧化钨会在导电玻璃衬底表面自发成核,形成籽晶层。随着水热过程的进行,三氧化钨在自发形成的籽晶层上不断生长。通过引入螯合剂,本发明可实现三氧化钨纳米结构在无籽晶层引导的导电玻璃衬底上一步法直接生长,该方法具有成本低、易操作、温度要求低等特点,便于三氧化钨纳米结构的大规模生产,并且可通过调节前驱物比例、形貌控制剂的质量及前驱体溶液pH值,实现三氧化钨纳米结构的可控制备,所得三氧化钨材料尺寸均匀,比表面积大,电致变色性能优异,其光调制范围可达50~80%,着色效率可达30~50cm2/C,着色响应时间可达8~14s,退色响应时间可达3~8s。
较佳地,所述钨源为二水合钨酸钠。
较佳地,所述螯合剂为一水合柠檬酸。
较佳地,所述形貌控制剂为氯化铵、Na的硫酸盐、K的硫酸盐、Rb硫酸盐,硫酸铵中的至少一种。
较佳地,所述形貌控制剂与所述钨源的摩尔比为(0.04~0.06):1。
较佳地,所述酸为盐酸,其摩尔浓度为3~5mol/L。
较佳地,所述导电玻璃衬底为具有透明导电层的透明导电玻璃衬底,所述透明导电层为掺氟氧化锡、掺锡氧化铟、掺铝氧化锌中的一种。
较佳地,将导电玻璃衬底置于所述三氧化钨前驱体溶液中,于85~95℃保温0.5~6小时生长三氧化钨电致变色纳米材料。
本发明还提供一种由上述方法制备合成的三氧化钨电致变色纳米材料。该三氧化钨电致变色纳米材料的形貌为纳米片、纳米花、纳米团簇、纳米块中的至少一种。
本发明还提供一种电致变色玻璃,包括导电玻璃衬底、以及上述三氧化钨电致变色纳米材料,可用于制备电致变色电极。
附图说明
图1为实施例1制得的三氧化钨的SEM图;
图2为实施例2制得的三氧化钨的SEM图;
图3为实施例3制得的三氧化钨的SEM图;
图4为实施例4制得的三氧化钨的SEM图;
图5中的(a)-(c)为实施例5中,前驱体溶液中添加不同质量氯化铵形貌控制剂((a):0g氯化铵;(b):0.5g氯化铵;(c):1g氯化铵)所制得的三种三氧化钨的SEM图;
图6为实施例5中,前驱体溶液中添加不同质量氯化铵形貌控制剂所制得的三种三氧化钨的XRD图;
图7a-图7e为实施例5中,前驱体溶液中添加不同质量氯化铵形貌控制剂所制得的三种三氧化钨的电致变色性能表征。图7a为实施例5中,前驱体溶液中分别添加0g、0.5g、1g氯化铵形貌控制剂所制得的三种三氧化钨的循环伏安曲线。图7b为实施例5中,前驱体溶液中分别添加0g、0.5g、1g氯化铵形貌控制剂所制得的三种三氧化钨在-1.0V下着色,在+1.0V下退色的透过率曲线。图7c为实施例5中,前驱体溶液中分别添加0g、0.5g、1g氯化铵形貌控制剂所制得的三种三氧化钨在633nm处原位透过率对时间变化图谱。图7d为实施例5中,前驱体溶液中分别添加0g、0.5g、1g氯化铵形貌控制剂所制得的三种三氧化钨的着色效率图。图7e为示出实施例5中,前驱体溶液中添加0.5g氯化铵形貌控制剂所制得的三氧化钨在波长为633nm时的电致变色循环性测试图,其中方块标记代表着色态透过率,圆圈标记代表退色态透过率。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明,应理解,下述实施方式仅用于说明本发明,而非限制本发明。
本发明涉及一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法,包括:将钨源和螯合剂溶于水中搅拌均匀,可将适量形貌控制剂再加入上述溶液中搅拌均匀,通过酸调节上述溶液的pH值,得到三氧化钨前驱体溶液;以及在一定温度下直接在导电玻璃衬底表面生长三氧化钨纳米结构。通过引入柠檬酸作为螯合剂,实现三氧化钨纳米结构在无籽晶层引导的导电玻璃衬底上一步法直接生长。可通过调节前驱物比例、形貌控制剂的质量及前驱体溶液pH值,实现三氧化钨纳米结构的可控制备。本发明具有成本低,易操作等特点;所得三氧化钨材料尺寸均匀,比表面积大,电致变色性能优异。
以下,具体说明本发明的合成三氧化钨电致变色材料的方法。
首先,按照一定比例将钨源和螯合剂溶于水中,搅拌均匀得到混合溶液。本发明中,钨源采用二水合钨酸钠(Na2WO4·2H2O)。螯合剂可采用一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)。钨源与螯合剂的摩尔比为(0.4~1.2):1,优选(0.5~1):1。钨源与螯合剂的摩尔比为(0.4~1.2):1时,两者可充分反应。水的使用量只要能溶解钨源和螯合剂即可。可通过调节钨源和螯合剂的比例,实现三氧化钨纳米结构的可控制备。搅拌的方式没有特别限定,可以使用磁力搅拌,也可以采用其他搅拌方式,搅拌可以在室温下进行。
本发明中,也可以加入适量形貌控制剂与钨源和螯合剂的水溶液混合。可采用氯化铵(NH4Cl),Na、K、Rb等碱金属的硫酸盐或硫酸铵作为三氧化钨纳米结构生长的形貌控制剂。形貌控制剂与钨源的摩尔比为(0~0.1):1,优选,(0.04~0.06):1。在一个示例中,例如可以:将二水合钨酸钠(Na2WO4·2H2O)和一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)溶于去离子水中,搅拌均匀后,氯化铵(NH4Cl)作为形貌控制剂再加入上述溶液中,搅拌均匀得到混合溶液。可通过调节形貌控制剂的使用量,实现三氧化钨纳米结构的可控制备,并进一步提高三氧化钨的电致变色性能。由后述实施例可知,随着形貌控制剂(例如氯化铵)添加量的增加,纳米片厚度逐渐变薄,密度逐渐降低;形貌控制剂的加入可有效控制三氧化钨纳米片的厚度和密度。
接着,通过酸调节混合液至适当的pH值,得到三氧化钨前驱体溶液。具体地,调节混合液的pH值在0.5~2之间。本发明中,酸采用盐酸HCl。酸浓度可以为3~5mol/L。在一个示例中,例如使用浓度为5mol/L的盐酸逐滴滴入上述溶液中,室温下搅拌均匀,得到三氧化钨前驱体溶液。可通过调节前驱体溶液的pH值,实现三氧化钨纳米结构的可控制备。
接着,将导电玻璃衬底置于所述三氧化钨前驱体溶液中,一定温度下在导电玻璃衬底表面生长三氧化钨电致变色纳米材料。关于升温至一定温度的方法,可采用水热法直接在导电玻璃衬底表面生长三氧化钨纳米结构。由于Na2WO4·2H2O和C6H8O7·H2O充分螯合形成钨螯合物,其可在较低温度下分解,从而直接实现在导电玻璃衬底表面生长三氧化钨纳米材料。具体地,于85~95℃在导电玻璃衬底表面生长三氧化钨电致变色纳米材料。本发明中,导电玻璃衬底可采用透明导电玻璃衬底,其中透明导电层可以为掺氟氧化锡(FTO)、掺锡氧化铟(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)。可以在使用导电玻璃衬底前对其进行预处理,例如将导电玻璃衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗一段时间(例如15min)并烘干。
在一个示例中,在可密封的容器(例如水热釜)中倾斜放置一导电玻璃衬底,其中透明导电层可以朝下放置,然后将搅拌均匀的前驱体溶液转移至该容器中,将容器密封置于热处理装置(例如烘箱)中,温度从室温升至85~95℃后保温0.5~6h,待降至室温后,取出容器,将导电玻璃衬底从容器中取出,并用水冲洗后烘干。本发明中,三氧化钨直接生长在导电玻璃衬底表面,不需要任何籽晶层引导。
本发明所获得的三氧化钨纳米结构的形貌为纳米片、纳米花、纳米团簇和纳米块等。根据上述方法,可通过调节前驱物比例、形貌控制剂的质量及前驱体溶液pH值,实现三氧化钨纳米结构的可控制备。
本发明的优点:
本发明利用柠檬酸的螯合作用,不需要籽晶层引导,可直接在透明导电玻璃衬底表面一步生长三氧化钨纳米结构,减少制备步骤,降低制备成本,且有利于三氧化钨电致变色性能的提高;
本发明采用的水热温度较低,不需高温高压,降低制备条件和成本,提高制备安全性;
本发明利用氯化铵等作为形貌控制剂,实现三氧化钨纳米结构的可控制备,并进一步提高三氧化钨的电致变色性能。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解,以下实施例只用于对本发明进行进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例,即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择,而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
将0.8246g二水合钨酸钠(Na2WO4·2H2O)和1.0507g一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)溶于100mL去离子水中,室温磁力搅拌至完全溶解,配成Na2WO4·2H2O和C6H8O7·H2O摩尔比为1:2的溶液;然后将5mol/L的盐酸逐滴滴入上述溶液中,调节溶液pH值至0.5,室温下搅拌均匀后,得到三氧化钨前驱体溶液;
掺氟氧化锡(FTO)透明导电玻璃衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗15min并烘干后,倾斜放置于水热釜内衬中,其中透明导电层朝下放置。将三氧化钨前驱体溶液转移至水热釜内衬中,然后拧紧水热釜;将水热釜置于烘箱中,温度从室温升至90℃后保温6h,然后关闭烘箱,待降至室温后,取出水热釜,将导电玻璃衬底从水热釜中取出,并用去离子水冲洗,在60℃条件下烘干,获得三氧化钨纳米结构(纳米材料)。
图1为实施例1制得的三氧化钨的SEM图,可以看出三氧化钨微观形貌均匀,呈纳米块状。
实施例2
将1.3194g二水合钨酸钠(Na2WO4·2H2O)和1.0507g一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)溶于100mL去离子水中,室温磁力搅拌至完全溶解,配成Na2WO4·2H2O和C6H8O7·H2O摩尔比为1:1.25的溶液;然后将5mol/L的盐酸逐滴滴入上述溶液中,调节溶液pH值至1,室温下搅拌均匀后,得到三氧化钨前驱体溶液;
掺氟氧化锡(FTO)透明导电玻璃衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗15min并烘干后,倾斜放置于水热釜内衬中,其中透明导电层朝下放置。将三氧化钨前驱体溶液转移至水热釜内衬中,然后拧紧水热釜;将水热釜置于烘箱中,温度从室温升至90℃后保温2h,然后关闭烘箱,待降至室温后,取出水热釜,将导电玻璃衬底从水热釜中取出,并用去离子水冲洗,在60℃条件下烘干,获得三氧化钨纳米结构。
图2为实施例2制得的三氧化钨的SEM图,可以看出三氧化钨微观形貌均匀,呈纳米块状,其中纳米块的宽度为70~100nm。
实施例3
将2.0616g二水合钨酸钠(Na2WO4·2H2O)和1.3134g一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)溶于100mL去离子水中,室温磁力搅拌至完全溶解,配成Na2WO4·2H2O和C6H8O7·H2O摩尔比为1:1的溶液;然后将5mol/L的盐酸逐滴滴入上述溶液中,调节溶液pH值至0.5,室温下搅拌均匀后,得到三氧化钨前驱体溶液;
掺氟氧化锡(FTO)透明导电玻璃衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗15min并烘干后,倾斜放置于水热釜内衬中,其中透明导电层朝下放置。将三氧化钨前驱体溶液转移至水热釜内衬中,然后拧紧水热釜;将水热釜置于烘箱中,温度从室温升至90℃后保温1h,然后关闭烘箱,待降至室温后,取出水热釜,将导电玻璃衬底从水热釜中取出,并用去离子水冲洗,在60℃条件下烘干,获得三氧化钨纳米结构。
图3为实施例3制得的三氧化钨的SEM图,可以看出三氧化钨的微观形貌是由纳米块聚集而成的纳米团簇。
实施例4
将4.1231g二水合钨酸钠(Na2WO4·2H2O)和2.6268g一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)溶于100mL去离子水中,室温磁力搅拌至完全溶解,配成Na2WO4·2H2O和C6H8O7·H2O摩尔比为1:1的溶液;然后将5mol/L的盐酸逐滴滴入上述溶液中,调节溶液pH值至0.5,室温下搅拌均匀后,得到三氧化钨前驱体溶液;
掺氟氧化锡(FTO)透明导电玻璃衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗15min并烘干后,倾斜放置于水热釜内衬中,其中透明导电层朝下放置。将三氧化钨前驱体溶液转移至水热釜内衬中,然后拧紧水热釜;将水热釜置于烘箱中,温度从室温升至90℃后保温30min,然后关闭烘箱,待降至室温后,取出水热釜,将导电玻璃衬底从水热釜中取出,并用去离子水冲洗,在60℃条件下烘干,获得三氧化钨纳米结构。
图4为实施例4制得的三氧化钨的SEM图,可以看出三氧化钨的微观形貌是由纳米片聚集而成的纳米花。
实施例5
将4.1231g二水合钨酸钠(Na2WO4·2H2O)和2.6268g一水合柠檬酸(C6H8O7·H2O)溶于100mL去离子水中,室温磁力搅拌至完全溶解,配成Na2WO4·2H2O和C6H8O7·H2O摩尔比为1:1的溶液;分别向上述溶液中加入不同质量的氯化铵(0、0.5、1g)作为形貌控制剂,搅拌均匀;然后将5mol/L的盐酸逐滴滴入,调节溶液pH值至1,搅拌均匀后,得到三种三氧化钨的前驱体溶液;
掺氟氧化锡(FTO)透明导电玻璃衬底依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗15min并烘干后,倾斜放置于水热釜内衬中,其中透明导电层朝下放置。将三氧化钨前驱体溶液转移至水热釜内衬中,然后拧紧水热釜;将水热釜置于烘箱中,温度从室温升至90℃后保温30min,然后关闭烘箱,待降至室温后,取出水热釜,将导电玻璃衬底从水热釜中取出,并用去离子水冲洗,在60℃条件下烘干,获得三氧化钨纳米结构。
图5为实施例5中,前驱体溶液中添加不同质量氯化铵形貌控制剂所制得的三种三氧化钨的SEM图,其中图5中的(a)添加0g氯化铵,图5中的(b)添加0.5g氯化铵,图5中的(c)添加1g氯化铵;可以看出三种三氧化钨微观形貌均匀,均呈纳米片状;随着氯化铵添加量的增加,纳米片厚度逐渐变薄,密度逐渐降低;氯化铵形貌控制剂的加入可有效控制三氧化钨纳米片的厚度和密度。
用Bruker D8 X射线衍射仪对实施例5中的三种三氧化钨进行相结构表征。图6为实施例5中,前驱体溶液中添加不同质量氯化铵形貌控制剂所制得的三种三氧化钨的XRD图谱;XRD图谱显示,除FTO玻璃衍射峰外,所有三氧化钨均呈相同的斜方相结构;且三氧化钨衍射峰尖锐,说明三氧化钨结晶性良好,有利于电致变色材料循环稳定性的提高。
将上海辰华CHI660B电化学工作站与北京普析TU-1901紫外可见分光光度计联用,对上述实施例5中的三种三氧化钨进行电致变色性能表征。测试采用标准的三电极体系,工作电极为实施例5中的三氧化钨纳米片结构,对电极为铂片,参比电极为Ag/AgCl,电解质为1.0mol/L的高氯酸锂的碳酸丙烯酯溶液。图7a表示扫描范围为-1.0至+1.0V,扫描速度为20mV/s的不同三氧化钨纳米结构的循环伏安曲线(CV)。负向电压时,在三氧化钨内发生锂离子和电子的嵌入,材料由透明态逐渐转变为蓝色;正向电压时,在三氧化钨内发生锂离子和电子的脱出,材料由蓝色逐渐转变为透明态。本实施例中当加入0.5g氯化铵时,氧化钨纳米片电流密度和CV面积最大,表明该结构提供了锂离子扩散和电荷传输的快速通道,并提供了更多的反应位点。
图7b表示实施例5中的三氧化钨在-1.0V下着色,在+1.0V下退色的透过率曲线。在633nm处,前驱体溶液中加入0.5g氯化铵时的三氧化钨纳米片光调制范围达到79.0%,优异的光调制范围得益于较薄的纳米片有利于锂离子的扩散以及合适的纳米片密度为电致变色反应提供了更多的着色位点。当不加氯化铵和加入1g氯化铵时,三氧化钨纳米片在633nm处的光调制范围分别为50.5%和53.7%。
图7c表示在±1.0V条件下,实施例5中的三氧化钨在633nm处原位透过率对时间变化图谱。由图可计算,当前驱体溶液中加入0.5g氯化铵时,三氧化钨纳米片着色和退色响应时间最快,分别为10.1s和6.1s。当不加氯化铵和加入1g氯化铵时,三氧化钨纳米片着色/退色响应时间分别为12.2/3.8s和11.4/4.6s。
图7d表示实施例5中的不同三氧化钨纳米结构的着色效率图,其中纵坐标为光密度(ΔOD=log(Tb/Tc),OD光密度,Tb退色态透过率,Tc着色态透过率),横坐标为电荷密度,着色效率取曲线线性部分的斜率。测试条件:电压为±1.0V,电压阶跃时间为20s,波长为633nm。由图可计算,当前驱体溶液中加入0.5g氯化铵时,三氧化钨纳米片的着色效率最大,为42.6cm2/C。当不加氯化铵和加入1g氯化铵时,三氧化钨纳米片的着色效率分别为30.6和34.4cm2/C。
图7e表示实施例5中,前驱体溶液中加入0.5g氯化铵时的三氧化钨纳米片的电致变色循环性测试。测试条件:电压为±1.0V,电压阶跃时间为20s,波长为633nm,循环次数为2000圈。由图可得,该三氧化钨纳米片循环稳定性良好,循环1000圈后,光调制范围保持初始值的89.6%;循环2000圈后,光调制范围仍可保持初始值的87.8%(此为循环性表征,89.6%和87.8%是循环1000圈和2000圈的光调制范围与第一圈光调制范围的比值,意为与首圈相比,材料的衰减性能的表征)。
由上可知,本发明提供了一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法,该方法不需籽晶层的引导,可直接在透明导电玻璃衬底上一步法低温生长三氧化钨纳米结构,且具有成本低、易操作等特点,便于三氧化钨纳米结构的大规模生产。通过调节前驱物比例、形貌控制剂质量及前驱体溶液pH值,易于实现三氧化钨纳米结构的可控制备。本发明合成的三氧化钨纳米结构,比表面积大,结晶性优良,电致变色性能良好。

Claims (10)

1.一种合成三氧化钨电致变色纳米材料的方法,其特征在于,包括:
按照(0.4~1.2):1的摩尔比将钨源和螯合剂溶于水中,搅拌均匀后,加入形貌控制剂得到混合液,所述形貌控制剂与所述钨源的摩尔比为(0~0.1):1;
通过酸调节所述混合液的pH值在0.5~2之间,得到三氧化钨前驱体溶液;以及
将导电玻璃衬底置于所述三氧化钨前驱体溶液中,于85~95℃在导电玻璃衬底表面生长三氧化钨电致变色纳米材料。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述钨源为二水合钨酸钠。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述螯合剂为一水合柠檬酸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,所述形貌控制剂为氯化铵、Na的硫酸盐、K的硫酸盐、Rb的硫酸盐、硫酸铵中的至少一种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述形貌控制剂与所述钨源的摩尔比为(0.04~0.06):1。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,所述酸为盐酸。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,所述导电玻璃衬底为具有透明导电层的透明导电玻璃衬底,所述透明导电层为掺氟氧化锡、掺锡氧化铟、掺铝氧化锌中的一种。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其特征在于,将导电玻璃衬底置于所述三氧化钨前驱体溶液中,于85~95℃保温0.5~6小时生长三氧化钨电致变色纳米材料。
9.一种由权利要求1至8中任一项所述的方法合成的三氧化钨电致变色纳米材料。
10.一种电致变色玻璃,包括导电玻璃衬底、以及权利要求9所述的三氧化钨电致变色纳米材料。
CN201711124696.9A 2017-11-14 2017-11-14 一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法 Pending CN107827159A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711124696.9A CN107827159A (zh) 2017-11-14 2017-11-14 一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711124696.9A CN107827159A (zh) 2017-11-14 2017-11-14 一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107827159A true CN107827159A (zh) 2018-03-23

Family

ID=61655478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711124696.9A Pending CN107827159A (zh) 2017-11-14 2017-11-14 一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107827159A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112408484A (zh) * 2020-11-23 2021-02-26 杭州富通电线电缆有限公司 一种三氧化钨中空球及其制备方法及在电缆护套中的应用
CN114772645A (zh) * 2022-03-24 2022-07-22 西北大学 一种花状形貌的三氧化钨材料及其制备方法
CN116573673A (zh) * 2023-06-08 2023-08-11 翁百成 一种纳米三氧化钨的制备方法
WO2023171725A1 (ja) * 2022-03-11 2023-09-14 国立研究開発法人産業技術総合研究所 エレクトロクロミック素子用酸化タングステン塗料、酸化タングステン薄膜および調光部材

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103936074A (zh) * 2014-04-02 2014-07-23 长安大学 一种水热法合成超细三氧化钨全纳米棒的方法
CN104085929A (zh) * 2014-06-27 2014-10-08 南京邮电大学 一种低温制备氧化钨纳米线的方法
CN104724758A (zh) * 2015-03-06 2015-06-24 华北电力大学 一种wo3纳米片层材料的制备方法
CN107216045A (zh) * 2017-05-22 2017-09-29 浙江大学 一种三氧化钨纳米线电致变色薄膜的制备方法
CN107298464A (zh) * 2017-05-24 2017-10-27 江苏时瑞电子科技有限公司 一种碳纳米管气敏材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103936074A (zh) * 2014-04-02 2014-07-23 长安大学 一种水热法合成超细三氧化钨全纳米棒的方法
CN104085929A (zh) * 2014-06-27 2014-10-08 南京邮电大学 一种低温制备氧化钨纳米线的方法
CN104724758A (zh) * 2015-03-06 2015-06-24 华北电力大学 一种wo3纳米片层材料的制备方法
CN107216045A (zh) * 2017-05-22 2017-09-29 浙江大学 一种三氧化钨纳米线电致变色薄膜的制备方法
CN107298464A (zh) * 2017-05-24 2017-10-27 江苏时瑞电子科技有限公司 一种碳纳米管气敏材料的制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. ZHANG等: "Electrochromic behavior of WO3 nanotree films prepared by hydrothermal oxidation", 《SOLAR ENERGY MATERIALS & SOLAR CELLS》 *
JIN YOU ZHENG等: "Tuning of the crystal engineering and photoelectrochemical properties of crystalline tungsten oxide for optoelectronic device applications", 《CRYSTENGCOMM》 *
ZHIJIE BI等: "Large-Scale Multifunctional Electrochromic-Energy Storage Device Based on Tungsten Trioxide Monohydrate Nanosheets and Prussian White", 《APPLIED MATERIALS & INTERFACES》 *
刘雁军: "纳米半导体材料的低温制备及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *
易前宁: "WO3的水热诱导合成及其应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112408484A (zh) * 2020-11-23 2021-02-26 杭州富通电线电缆有限公司 一种三氧化钨中空球及其制备方法及在电缆护套中的应用
WO2023171725A1 (ja) * 2022-03-11 2023-09-14 国立研究開発法人産業技術総合研究所 エレクトロクロミック素子用酸化タングステン塗料、酸化タングステン薄膜および調光部材
CN114772645A (zh) * 2022-03-24 2022-07-22 西北大学 一种花状形貌的三氧化钨材料及其制备方法
CN116573673A (zh) * 2023-06-08 2023-08-11 翁百成 一种纳米三氧化钨的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107827159A (zh) 一种柠檬酸辅助一步法合成三氧化钨电致变色材料的方法
CN110451525B (zh) 一种快速制备单斜晶结构普鲁士蓝类似物的方法
CN107216045A (zh) 一种三氧化钨纳米线电致变色薄膜的制备方法
Patra et al. Sol–gel electrochromic WO3 coatings on glass
CN110304836B (zh) 沉积电致变色薄膜的化学浴法
CN108914183A (zh) 钼掺杂非晶三氧化钨电致变色薄膜及其电化学沉积方法和应用
Chithambararaj et al. Enhanced electrochromism from non-stoichiometric electrodeposited tungsten oxide thin films
CN107382091A (zh) 一种氧化镍电致变色薄膜的制备方法
Zhou et al. Porous WO3· 2H2O film with large optical modulation and high coloration efficiency for electrochromic smart window
CN105481264B (zh) 一种形貌可控的wo3薄膜的制备方法
CN107555809A (zh) 一种电致变色纳米复合薄膜及其制备方法
CN112441750A (zh) 一种电化学沉积法制备氧化钨电致变色薄膜的方法
CN104261693B (zh) 一种二氧化钒基热致变色复合粉体及其制备方法
CN113277744B (zh) 一种用溶剂调控氧化镍电致变色薄膜形貌的方法
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
Zhang et al. The electrochromic properties of the film enhanced by forming WO3 and PANI core–shell structure
CN110467221A (zh) 一种NaV6O15薄膜的制备方法及制得的NaV6O15薄膜
CN114994999B (zh) 核壳型氧化锌@三氧化钨@三氧化钼Eu QDs纳米片微晶电极材料的制备方法
CN112678864B (zh) 一种硫化铅溶胶的制备方法
CN114180850A (zh) 一种钒掺杂晶态三氧化钨电致变色薄膜及其制备方法
CN107216046A (zh) 一种无定形锰酸锂电致变色薄膜的制备方法
Sun et al. Interface engineering of SnO2 to enhance the cycle stability of WO3 and Prussian blue for complementary electrochromic smart windows and energy storage
CN111943523B (zh) 一种五氧化二铌电致变色薄膜、水热合成方法及其用途
CN107620102B (zh) 一种(Gd1-xLnx)2(MoO4)3薄膜的直接制备方法
CN107522229B (zh) 一种(Y1-xLnx)2(MoO4)3薄膜的直接制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180323