CN107935408A - 一种复层电致变色薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种复层电致变色薄膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107935408A
CN107935408A CN201711356357.3A CN201711356357A CN107935408A CN 107935408 A CN107935408 A CN 107935408A CN 201711356357 A CN201711356357 A CN 201711356357A CN 107935408 A CN107935408 A CN 107935408A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tco
cladding
film
preparation
crystalline state
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
CN201711356357.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107935408B (zh
Inventor
任洋
周晓歌
赵高扬
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.)
Xian University of Technology
Original Assignee
Xian University 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 Xian University of Technology filed Critical Xian University of Technology
Priority to CN201711356357.3A priority Critical patent/CN107935408B/zh
Publication of CN107935408A publication Critical patent/CN107935408A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107935408B publication Critical patent/CN107935408B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3417—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials all coatings being oxide coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/90—Other aspects of coatings
    • C03C2217/94—Transparent conductive oxide layers [TCO] being part of a multilayer coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/90—Other aspects of coatings
    • C03C2217/94—Transparent conductive oxide layers [TCO] being part of a multilayer coating
    • C03C2217/944—Layers comprising zinc oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/90—Other aspects of coatings
    • C03C2217/94—Transparent conductive oxide layers [TCO] being part of a multilayer coating
    • C03C2217/948—Layers comprising indium tin oxide [ITO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/10—Deposition methods
    • C03C2218/11—Deposition methods from solutions or suspensions
    • C03C2218/111—Deposition methods from solutions or suspensions by dipping, immersion

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复层电致变色薄膜，以FTO导电玻璃为基板，在基板上依次涂覆有纳米晶态TCO薄膜及非晶WO3薄膜。其制备方法为：步骤1，分别配制浓度为0.2～0.6mol/L的TCO溶胶和0.10～0.17mol/L的WO3溶胶；步骤2，选用FTO导电玻璃作为镀膜基板采用浸渍提拉法，控制热处理工艺，制备膜厚为100～330nm的纳米晶态TCO薄膜；步骤3，在以上所获得的纳米晶态TCO薄膜的基础上，采用浸渍提拉法，制备非晶WO3薄膜，最终得到复层电致变色薄膜。本发明制备得到的可以传统的非晶WO3电致变色材料获得对可见‑近红外光波段透过率的分区可控能力，其制备工艺简单易行。

Description

一种复层电致变色薄膜及其制备方法
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种复层电致变色薄膜；本发明还涉及该复层电致变色薄膜的制备方法。
背景技术
非晶氧化钨(WO3)薄膜因具有着色效率高、可逆性好、寿命长等优点，在电致变色灵巧窗、显示屏、防眩光汽车观后镜、电致变色镜等领域有重要的应用价值，是电致变色器件的首选材料之一。非晶WO3薄膜的电致变色属于电化学氧化还原反应变色，调制波段主要集中在550～1600nm，其对1600～2500nm处的长波近红外光的调制能力较弱。
但随着人们对居住舒适度要求的提高，迫切需要一种光谱调制频段范围更宽的电致变色窗户玻璃，进而有效调制太阳光透射率。然而，传统的WO3薄膜不能满足这种需求。发明专利(CN 105036564 A)公开了一种透明导电纳米晶增强氧化钨电致变色薄膜及其制备方法，为解决该问题提供了一种思路。但由于WO3与ITO、AZO、ATO、FTO的结晶温度差较小，导致制备的“纳米晶-非晶”薄膜中纳米晶尺寸可调整的范围有限，薄膜在1600～2500nm频段区间的电致变色性能受纳米晶尺寸影响很大，因此，为获得性能更好的复层电致变色薄膜，迫切需要一种新的材料及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种复层电致变色薄膜，利用TCO纳米晶薄膜对近红外波段的有效调控，使传统的非晶WO3电致变色材料获得对可见-近红外光波段透过率的分区可控能力。
本发明的另一目的是提供该复层电致变色薄膜的制备方法，其制备工艺简单易行。
本发明所采用的技术方案是：一种复层电致变色薄膜，以FTO导电玻璃为基板，在基板上依次涂覆有纳米晶态TCO薄膜及非晶WO3薄膜。
本发明的特征在于，
纳米晶态TCO是重掺杂的半导体，为Sn掺杂的In2O3、Al掺杂的ZnO、Sb掺杂的SnO2或F掺杂的SnO2中任意一种；纳米晶态TCO的粒径为5nm～15nm，载流子浓度1018cm-3～1021cm-3。
本发明所采用的另一技术方案是，一种复层电致变色薄膜的制备方法，具体步骤如下：
步骤1，分别配制浓度为0.2～0.6mol/L的TCO溶胶和0.10～0.17mol/L的WO3溶胶；
步骤2，选用FTO导电玻璃作为镀膜基板采用浸渍提拉法，控制热处理工艺，制备膜厚为100～330nm的纳米晶态TCO薄膜；
步骤3，在以上所获得的纳米晶态TCO薄膜的基础上，采用浸渍提拉法，通过控制热处理工艺制备出膜厚为80～160nm的非晶WO3薄膜，最终得到非晶WO3/纳米晶TCO的复层电致变色薄膜。
本发明的特征还在于，
步骤1中，TCO溶胶的配制方法是：将TCO用金属无机盐与乙酰丙酮混合后，50～60℃搅拌1h；然后加入乙酸酐继续50～60℃搅拌1h；随后引入掺杂原子，并加入无水乙醇，室温混合搅拌30min；再加入聚乙二醇600，室温下搅拌30min，静置12h，得到TCO溶胶；其中，制备TCO溶胶用金属无机盐、掺杂原子、乙酰丙酮、乙酸酐、无水乙醇、聚乙二醇600的摩尔比为：1:0.05～0.15：5.58～9.32：0.8～2.5：58～75：0.15～0.50。
步骤1中WO3溶胶的配制方法是：将氯化钨溶于体积比1:1的无水乙醇和无水甲醇的混合溶液中，控制空气湿度小于30％，室温下磁力搅拌1小时，得到深蓝色的WO3溶胶，静置12h备用；其中，制备WO3溶胶的氯化钨、无水乙醇、无水甲醇的摩尔比为：1：51.64～86.09：74.25～123.77。
步骤2中浸渍提拉法的工艺参数为：浸渍时间为1s～10s，提拉速度为0.3cm/s～1.5cm/s，空气湿度不大于40％；
步骤2中纳米晶态TCO薄膜的热处理工艺为：在FTO导电玻璃上提拉TCO凝胶薄膜，每提拉一层TCO凝胶薄膜在300℃～400℃干燥10～20min，最后一层提拉完毕后在450℃～550℃处理2h，随后随炉冷却。
步骤3中非晶WO3薄膜的浸渍提拉法的工艺参数为：浸渍时间为1s～10s，提拉速度为0.2cm/s～1.0cm/s，空气湿度不大于40％；
步骤3中非晶WO3薄膜的热处理工艺为：在步骤2所得的纳米晶态TCO薄膜上制备非晶WO3薄膜，每提拉一层WO3凝胶薄膜在200℃～300℃干燥5～10min，最后一层提拉完毕后在300℃～350℃热处理2h，随炉冷却。
步骤2中得到的纳米晶态TCO是重掺杂的半导体，为Sn掺杂的In2O3、Al掺杂的ZnO、Sb掺杂的SnO2或F掺杂的SnO2中任意一种，纳米晶态TCO的粒径为5nm～15nm，载流子浓度1018cm-3～1021cm-3。
本发明的有益效果是，这种电致变色薄膜是具有氧化还原反应及等离子体效应的复层电致变色薄膜；它是通过在FTO导电玻璃基板上制备非晶WO3与重掺杂TCO纳米晶薄膜的复层结构，利用电化学工艺调制WO3中W原子价态与ITO纳米晶的局域表面等离子体共振(LSPR)频率来实现两种电致变色效应的复合，进而实现电致变色智能窗对可见—近红外透射光的分区宽频调控能力。
附图说明
图1是本发明一种复层电致变色薄膜的结构示意图；
图2是本发明一种复层电致变色薄膜的SEM断面结构图；
图3是本发明一种复层电致变色薄膜的SEM表面结构图；
图4是本发明的一种复层电致变色薄膜的着褪色状态下的透过率曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种复层电致变色薄膜，以FTO导电玻璃为基板，在基板上依次涂覆有纳米晶态TCO薄膜及非晶WO3薄膜。
纳米晶态TCO是重掺杂的半导体，为Sn掺杂的In2O3、Al掺杂的ZnO、Sb掺杂的SnO2或F掺杂的SnO2中任意一种，纳米晶态TCO的粒径为5nm～15nm，载流子浓度1018cm-3～1021cm-3。
本发明还提供了一种复层电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，分别配制浓度为0.2～0.6mol/L的TCO溶胶和0.10～0.17mol/L的WO3溶胶；
步骤1中，TCO溶胶的配制方法是：将TCO用金属无机盐与乙酰丙酮混合后，50～60℃搅拌1h；然后加入乙酸酐继续50～60℃搅拌1h；随后引入掺杂原子，并加入无水乙醇，室温混合搅拌30min；再加入聚乙二醇600，室温下搅拌30min，静置12h，得到TCO溶胶；其中，制备TCO溶胶用金属无机盐、掺杂原子、乙酰丙酮、乙酸酐、无水乙醇、聚乙二醇600的摩尔比为：1:0.05～0.15：5.58～9.32：0.8～2.5：58～75：0.15～0.50；
步骤1中WO3溶胶的配制方法是：将氯化钨溶于体积比1:1的无水乙醇和无水甲醇的混合溶液中，控制空气湿度小于30％，室温下磁力搅拌1小时，得到深蓝色的WO3溶胶，静置12h备用；其中，制备WO3溶胶的氯化钨、无水乙醇、无水甲醇的摩尔比为：1：51.64～86.09：74.25～123.77；
步骤2，选用FTO导电玻璃作为镀膜基板采用浸渍提拉法，控制热处理工艺，制备膜厚为100～330nm的纳米晶态TCO薄膜；
步骤2中浸渍提拉法的工艺参数为：浸渍时间为1s～10s，提拉速度为0.3cm/s～1.5cm/s，空气湿度不大于40％；
步骤2中纳米晶态TCO薄膜的热处理工艺为：在FTO导电玻璃上提拉TCO凝胶薄膜，每提拉一层TCO凝胶薄膜在300℃～400℃干燥10～20min，最后一层提拉完毕后在450℃～550℃处理2h，随后随炉冷却；
步骤2中得到的纳米晶态TCO是重掺杂的半导体，为Sn掺杂的In2O3、Al掺杂的ZnO、Sb掺杂的SnO2或F掺杂的SnO2中任意一种，纳米晶态TCO的粒径为5nm～15nm，载流子浓度1018cm-3～1021cm-3；
步骤3，在以上所获得的纳米晶态TCO薄膜的基础上，采用浸渍提拉法，通过控制热处理工艺制备出膜厚为80～160nm的非晶WO3薄膜，最终得到非晶WO3/纳米晶TCO的复层电致变色薄膜；
步骤3中非晶WO3薄膜的浸渍提拉法的工艺参数为：浸渍时间为1s～10s，提拉速度为0.2cm/s～1.0cm/s，空气湿度不大于40％；
步骤3中非晶WO3薄膜的热处理工艺为：在步骤2所得的纳米晶态TCO薄膜上制备非晶WO3薄膜，每提拉一层WO3凝胶薄膜在200℃～300℃干燥5～10min，最后一层提拉完毕后在300℃～350℃热处理2h，随炉冷却。
从图1中可以看出，所制备的薄膜呈现出复层结构，制备工艺简单易行。
从图2中可以看出，所制备的薄膜为复层结构，表层是非晶WO3薄膜，中间一层为ITO薄膜，底层为硅基板。表层薄膜厚度为160±10nm，中间层厚度为240±10nm，中间层ITO薄膜断面结构出现了大量的细小晶粒，说明制备的ITO薄膜为纳米晶层。
从图3中可以看出，所制备的薄膜表面呈现出明显的孔隙结构，更有利于离子与电子的注入和抽出。
从图4中可以看出，当外界驱动电压为+4V时，复层薄膜在可见-近红外全波段褪色，透过率较高；当降低电压至-1.5V时，复合薄膜仅在近红外区(780nm～2500nm)透过率降低，可见光区(400nm～780nm)透过率几乎不变，说明复层薄膜仅在近红外区着色；随着外界驱动电压继续降低，电子和离子注入WO3层，薄膜在可见光区着色，同时增大了ITO纳米晶的载流子浓度，使其在近红外波段的透过率继续降低，呈现出可见-近红外全波段的着色状态。该薄膜在600nm的着褪色对比度为38％，2000nm波段处的着褪色对比度为26％。
实施例1
将5g的硝酸铟In(NO3)3·4.5H2O溶于7.5mL的乙酰丙酮AcAcH中，于50℃搅拌1h；然后加入2mL乙酸酐继续在50℃搅拌1h；接下来，加入0.46g四氯化锡SnCl4·5H2O和45mL无水乙醇，室温下混合搅拌30min；再加入2mL聚乙二醇600，室温下搅拌30min，静置于干燥环境下12h，得到ITO溶胶。
将2.5g氯化钨WCl6溶于20mL无水乙醇和20mL无水甲醇的混合溶液中，控制空气湿度小于30％，室温下磁力搅拌1小时，得到深蓝色的WO3溶胶，静置12h备用。
采用浸渍提拉技术，在FTO导电玻璃上提拉ITO凝胶薄膜，控制浸渍时间为1s，提拉速度为0.3cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层ITO凝胶薄膜在300℃干燥10min，最后一层提拉完毕后在450℃处理2h，随后随炉冷却，得到膜厚为100nm的ITO纳米晶薄膜。
随后，通过浸渍提拉法在已制备的ITO纳米晶薄膜上均匀涂覆WO3凝胶薄膜，控制浸渍时间为4s，提拉速度为0.2cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层WO3凝胶薄膜在200℃干燥5min，最后一层提拉完毕后在300℃热处理2h，随炉冷却，非晶WO3薄膜厚度为80nm，得到所谓的“非晶WO3/纳米晶ITO”复层电致变色薄膜。
本实施例得到薄膜在650nm的着褪色对比度为20％，2000nm波段处的着褪色对比度为18％。
实施例2
将5g的硝酸铟In(NO3)3·4.5H2O溶于10mL的乙酰丙酮AcAcH中，于55℃搅拌1h；然后加入2mL乙酸酐继续在55℃搅拌1h；接下来，加入0.69g四氯化锡SnCl4·5H2O和50mL无水乙醇，室温下混合搅拌30min；再加入3mL聚乙二醇600，室温下搅拌30min，静置于干燥环境下12h，得到ITO溶胶。
将2.5g氯化钨WCl6溶于25mL无水乙醇和25mL无水甲醇的混合溶液中，控制空气湿度小于30％，室温下磁力搅拌1小时，得到深蓝色的WO3溶胶，静置12h备用。
采用浸渍提拉技术，在FTO导电玻璃上提拉ITO凝胶薄膜，控制浸渍时间为5s，提拉速度为0.6cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层ITO凝胶薄膜在350℃干燥15min，最后一层提拉完毕后在500℃处理2h，随后随炉冷却，得到膜厚为150nm的ITO纳米晶薄膜。
随后，通过浸渍提拉法在已制备的ITO纳米晶薄膜上均匀涂覆WO3凝胶薄膜，控制浸渍时间为1s，提拉速度为0.3cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层WO3凝胶薄膜在250℃干燥8min，最后一层提拉完毕后在300℃热处理2h，随炉冷却，非晶WO3薄膜厚度为100nm，得到所谓的“非晶WO3/纳米晶ITO”复层电致变色薄膜。
本实施例得到薄膜在650nm的着褪色对比度为26％，2000nm波段处的着褪色对比度为24％。
实施例3
将5g的三氯化铝AlCl3溶于12mL的乙酰丙酮AcAcH中，于50℃搅拌1h；然后加入2mL乙酸酐继续在50℃搅拌1h；接下来，加入0.52g醋酸锌和45mL无水乙醇，室温下混合搅拌30min；再加入2mL聚乙二醇600，室温下搅拌30min，静置于干燥环境下12h，得到FTO溶胶。
将2.5g氯化钨WCl6溶于25mL无水乙醇和25mL无水甲醇的混合溶液中，控制空气湿度小于30％，室温下磁力搅拌1小时，得到深蓝色的WO3溶胶，静置12h备用。
采用浸渍提拉技术，在FTO导电玻璃上提拉AZO凝胶薄膜，控制浸渍时间为7s，提拉速度为0.8cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层ITO凝胶薄膜在400℃干燥20min，最后一层提拉完毕后在550℃处理2h，随后随炉冷却，得到膜厚为330nm的AZO纳米晶薄膜。
随后，通过浸渍提拉法在已制备的AZO纳米晶薄膜上均匀涂覆WO3凝胶薄膜，控制浸渍时间为5s，提拉速度为0.6cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层WO3凝胶薄膜在250℃干燥10min，最后一层提拉完毕后在350℃热处理2h，随炉冷却，非晶WO3薄膜厚度为150nm，得到所谓的“非晶WO3/纳米晶AZO”复层电致变色薄膜。
本实施例得到薄膜在650nm的着褪色对比度为24％，2000nm波段处的着褪色对比度为23％。
实施例4
将5g的四氯化锡SnCl4·5H2O溶于10mL的乙酰丙酮AcAcH中，于60℃搅拌1h；然后加入1.5mL乙酸酐继续在60℃搅拌1h；接下来，加入0.33g三氟乙酸和55mL无水乙醇，室温下混合搅拌30min；再加入2mL聚乙二醇600，室温下搅拌30min，静置于干燥环境下12h，得到FTO溶胶。
将2.5g氯化钨WCl6溶于30mL无水乙醇和30mL无水甲醇的混合溶液中，控制空气湿度小于30％，室温下磁力搅拌1小时，得到深蓝色的WO3溶胶，静置12h备用。
采用浸渍提拉技术，在FTO导电玻璃上提拉ATO凝胶薄膜，控制浸渍时间为10s，提拉速度为1.5cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层ATO凝胶薄膜在350℃干燥12min，最后一层提拉完毕后在500℃处理2h，随后随炉冷却，得到膜厚为240nm的ATO纳米晶薄膜。
随后，通过浸渍提拉法在已制备的ATO纳米晶薄膜上均匀涂覆WO3凝胶薄膜，控制浸渍时间为10s，提拉速度为1.0cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层WO3凝胶薄膜在250℃干燥5min，最后一层提拉完毕后在300℃热处理2h，随炉冷却，非晶WO3薄膜厚度为160nm，得到所谓的“非晶WO3/纳米晶ATO”复层电致变色薄膜。
本实施例得到薄膜SEM照片如图2、3所示，透过率曲线如图4所示。在650nm的着褪色对比度为32％，2000nm波段处的着褪色对比度为28％。
实施例5
将5g的四氯化锡SnCl4·5H2O溶于8mL的乙酰丙酮AcAcH中，于50℃搅拌1h；然后加入2mL乙酸酐继续在50℃搅拌1h；接下来，加入0.17g三氟乙酸和50mL无水乙醇，室温下混合搅拌30min；再加入3mL聚乙二醇600，室温下搅拌30min，静置于干燥环境下12h，得到FTO溶胶。
将2.5g氯化钨WCl6溶于20mL无水乙醇和20mL无水甲醇的混合溶液中，控制空气湿度小于30％，室温下磁力搅拌1小时，得到深蓝色的WO3溶胶，静置12h备用。
采用浸渍提拉技术，在FTO导电玻璃上提拉FTO凝胶薄膜，控制浸渍时间为7s，提拉速度为1.2cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层ATO凝胶薄膜在400℃干燥15min，最后一层提拉完毕后在500℃处理2h，随后随炉冷却，得到膜厚为240nm的FTO纳米晶薄膜。
随后，通过浸渍提拉法在已制备的FTO纳米晶薄膜上均匀涂覆WO3凝胶薄膜，控制浸渍时间为10s，提拉速度为0.6cm/s，空气湿度不大于40％；每提拉一层WO3凝胶薄膜在300℃干燥10min，最后一层提拉完毕后在300℃热处理2h，随炉冷却，非晶WO3薄膜厚度为130nm，得到所谓的“非晶WO3/纳米晶FTO”复层电致变色薄膜。
本实施例得到薄膜在650nm的着褪色对比度为32％，2000nm波段处的着褪色对比度为25％。
本发明的优点为，这种电致变色薄膜是具有氧化还原反应及等离子体效应的复层电致变色薄膜；它是通过在FTO导电玻璃基板上制备非晶WO3与重掺杂TCO纳米晶薄膜的复层结构，利用电化学工艺调制WO3中W原子价态与ITO纳米晶的局域表面等离子体共振(LSPR)频率来实现两种电致变色效应的复合，进而实现电致变色智能窗对可见—近红外透射光的分区宽频调控能力。

Claims (10)

1.一种复层电致变色薄膜，其特征在于，以FTO导电玻璃为基板，在基板上依次涂覆有纳米晶态TCO薄膜及非晶WO3薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种复层电致变色薄膜，其特征在于，所述纳米晶态TCO是重掺杂的半导体，为Sn掺杂的In2O3、Al掺杂的ZnO、Sb掺杂的SnO2或F掺杂的SnO2中任意一种，纳米晶态TCO的粒径为5nm～15nm，载流子浓度1018cm-3～1021cm-3。
3.一种复层电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，分别配制浓度为0.2～0.6mol/L的TCO溶胶和0.10～0.17mol/L的WO3溶胶；
步骤2，选用FTO导电玻璃作为镀膜基板采用浸渍提拉法，控制热处理工艺，制备膜厚为100～330nm的纳米晶态TCO薄膜；
步骤3，在以上所获得的纳米晶态TCO薄膜的基础上，采用浸渍提拉法，通过控制热处理工艺制备出膜厚为80～160nm的非晶WO3薄膜，最终得到非晶WO3/纳米晶TCO的复层电致变色薄膜。
4.根据权利要求3所述的一种复层电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中，TCO溶胶的配制方法是：将TCO用金属无机盐与乙酰丙酮混合后，50～60℃搅拌1h；然后加入乙酸酐继续50～60℃搅拌1h；随后引入掺杂原子，并加入无水乙醇，室温混合搅拌30min；再加入聚乙二醇600，室温下搅拌30min，静置12h，得到TCO溶胶；其中，制备TCO溶胶用金属无机盐、掺杂原子、乙酰丙酮、乙酸酐、无水乙醇、聚乙二醇600的摩尔比为：1:0.05～0.15：5.58～9.32：0.8～2.5：58～75：0.15～0.50。
5.根据权利要求3所述的一种复层电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1中WO3溶胶的配制方法是：将氯化钨溶于体积比1:1的无水乙醇和无水甲醇的混合溶液中，控制空气湿度小于30％，室温下磁力搅拌1小时，得到深蓝色的WO3溶胶，静置12h备用；其中，制备WO3溶胶的氯化钨、无水乙醇、无水甲醇的摩尔比为：1：51.64～86.09：74.25～123.77。
6.根据权利要求3所述的一种复层电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中浸渍提拉法的工艺参数为：浸渍时间为1s～10s，提拉速度为0.3cm/s～1.5cm/s，空气湿度不大于40％。
7.根据权利要求3所述的一种复层电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中纳米晶态TCO薄膜的热处理工艺为：在FTO导电玻璃上提拉TCO凝胶薄膜，每提拉一层TCO凝胶薄膜在300℃～400℃干燥10～20min，最后一层提拉完毕后在450℃～550℃处理2h，随后随炉冷却。
8.根据权利要求3所述的一种复层电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3中非晶WO3薄膜的浸渍提拉法的工艺参数为：浸渍时间为1s～10s，提拉速度为0.2cm/s～1.0cm/s，空气湿度不大于40％。
9.根据权利要求3所述的一种复层电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3中非晶WO3薄膜的热处理工艺为：在步骤2所得的纳米晶态TCO薄膜上制备非晶WO3薄膜，每提拉一层WO3凝胶薄膜在200℃～300℃干燥5～10min，最后一层提拉完毕后在300℃～350℃热处理2h，随炉冷却。
10.根据权利要求3所述的一种复层电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2中得到的纳米晶态TCO是重掺杂的半导体，为Sn掺杂的In2O3、Al掺杂的ZnO、Sb掺杂的SnO2或F掺杂的SnO2中任意一种，纳米晶态TCO的粒径为5nm～15nm，载流子浓度1018cm-3～1021cm-3。
CN201711356357.3A 2017-12-16 2017-12-16 一种复层电致变色薄膜及其制备方法 Expired - Fee Related CN107935408B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711356357.3A CN107935408B (zh) 2017-12-16 2017-12-16 一种复层电致变色薄膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711356357.3A CN107935408B (zh) 2017-12-16 2017-12-16 一种复层电致变色薄膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107935408A true CN107935408A (zh) 2018-04-20
CN107935408B CN107935408B (zh) 2020-08-18

Family

ID=61943671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711356357.3A Expired - Fee Related CN107935408B (zh) 2017-12-16 2017-12-16 一种复层电致变色薄膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107935408B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108017289A (zh) * 2017-11-30 2018-05-11 西安理工大学 一种非晶氧化钨薄膜的制备方法
CN109704592A (zh) * 2019-01-29 2019-05-03 西安理工大学 氟掺杂二氧化钛的纳米阵列电致变色薄膜及其制备方法
CN109873000A (zh) * 2019-02-14 2019-06-11 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板及其制备方法
CN110282880A (zh) * 2019-07-15 2019-09-27 吉林农业科技学院 一种引入离子扩散层的双层氧化镍薄膜的制备方法
CN113861468A (zh) * 2021-10-11 2021-12-31 中国科学技术大学先进技术研究院 一种光致变色氧化钨薄膜的制备方法以及光致变色制品
CN115594412A (zh) * 2021-07-09 2023-01-13 天津工业大学（Cn） 一种用于电致变色玻璃的非晶/晶态wo3双层复合电致变色膜制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102646759A (zh) * 2012-05-04 2012-08-22 深圳市科聚新材料有限公司 一种透明导电氧化物薄膜的制备方法
CN105036564A (zh) * 2015-06-25 2015-11-11 西安理工大学 一种纳米晶增强氧化钨电致变色薄膜及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102646759A (zh) * 2012-05-04 2012-08-22 深圳市科聚新材料有限公司 一种透明导电氧化物薄膜的制备方法
CN105036564A (zh) * 2015-06-25 2015-11-11 西安理工大学 一种纳米晶增强氧化钨电致变色薄膜及其制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108017289A (zh) * 2017-11-30 2018-05-11 西安理工大学 一种非晶氧化钨薄膜的制备方法
CN108017289B (zh) * 2017-11-30 2020-10-27 西安理工大学 一种非晶氧化钨薄膜的制备方法
CN109704592A (zh) * 2019-01-29 2019-05-03 西安理工大学 氟掺杂二氧化钛的纳米阵列电致变色薄膜及其制备方法
CN109704592B (zh) * 2019-01-29 2021-12-17 西安理工大学 氟掺杂二氧化钛的纳米阵列电致变色薄膜及其制备方法
CN109873000A (zh) * 2019-02-14 2019-06-11 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板及其制备方法
CN109873000B (zh) * 2019-02-14 2021-03-23 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板及其制备方法
CN110282880A (zh) * 2019-07-15 2019-09-27 吉林农业科技学院 一种引入离子扩散层的双层氧化镍薄膜的制备方法
CN115594412A (zh) * 2021-07-09 2023-01-13 天津工业大学（Cn） 一种用于电致变色玻璃的非晶/晶态wo3双层复合电致变色膜制备方法
CN113861468A (zh) * 2021-10-11 2021-12-31 中国科学技术大学先进技术研究院 一种光致变色氧化钨薄膜的制备方法以及光致变色制品
CN113861468B (zh) * 2021-10-11 2024-01-23 中国科学技术大学先进技术研究院 一种光致变色氧化钨薄膜的制备方法以及光致变色制品

Also Published As

Publication number Publication date
CN107935408B (zh) 2020-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107935408A (zh) 一种复层电致变色薄膜及其制备方法
CN107216045A (zh) 一种三氧化钨纳米线电致变色薄膜的制备方法
CN111596496B (zh) 一种可见-红外独立调控电致变色器件
CN106932992A (zh) 一种调控近红外光的柔性电致变色器件及制备方法
KR20110132858A (ko) 결정성 텅스텐 산화물 나노입자 분산형 졸겔(Ｓｏｌ－Ｇｅｌ) 코팅용액을 이용한 전기변색필름 및 그 제조방법
CN106997134A (zh) 一种智能遥控自供能电致变色窗及其制备方法
CN101576695A (zh) Wo3电致变色薄膜制备方法
CN107445199B (zh) 多级结构二氧化钛纳米线阵列及其制备方法
CN103186004A (zh) 具有纳米电致变色材料结构的电致变色装置
CN105892100B (zh) 一种新型复合智能节能薄膜及其制备方法
CN110040976A (zh) 一种氧化钨电致变色薄膜材料及其制备方法
CN109634021A (zh) 一种准固态三氧化钨电致变色器件及其制备方法
CN105840060A (zh) 电致变色-热致变色双响应智能节能器件及其制备方法
CN108793766B (zh) 一种有效调制中红外透射率的电致变色薄膜及其制备方法
CN109747240A (zh) 一种电致变色玻璃、其制备方法与调控方法
CN104880843B (zh) 一种基于电响应液晶材料的智能玻璃及其光调节方法
CN107512854B (zh) 具有纳米镶嵌结构的ito/wo3复合电致变色薄膜及其制备方法
CN109143716A (zh) 可见-近红外光电致变色复合材料、其制备方法及应用
CN108089388B (zh) 一种选控电调光器件工作电压的方法
Wei et al. Controlling crystallinity of oxygen-deficient tungsten oxide on SnO2 nanoflake arrays for advanced dual-band electrochromic smart window
CN108483939B (zh) 一种有效调制太阳光透射率的电致变色薄膜及其制备方法
CN107892488B (zh) 一种镀膜型防蓝光护眼玻璃
CN104962869A (zh) 一种掺杂纳米复合镶嵌结构的智能节能薄膜及其制备方法
CN113636597B (zh) 一种钽掺杂的二氧化钒薄膜的制备方法
CN109704591B (zh) 可见-近红外双频调制的单相电致变色薄膜及其制备方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200818

Termination date: 20211216