CN109942023B - 一种金属离子掺杂wo3气致变色薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜及其制备方法和应用，该金属离子掺杂WO3气致变色薄膜的制备方法包括以下步骤：(1)将六氯化钨和六水合氯化镍溶解于无水乙醇中，得到溶胶前驱体；(2)将溶胶前驱体涂覆于基底上，形成掺杂薄膜；(3)将掺杂薄膜置于紫外灯下照射，得到所述的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜；制备得到的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜可应用于红外调控和耐高温气致变色薄膜。与现有技术相比，本发明制备工艺简单快捷，新颖独特，并且在气致变色上稳定性高，持久性强，耐高温，循环性强并且加强了近红外的吸收。

Description

一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于气致变色技术领域，尤其是涉及一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
WO3薄膜具有优异的变色特性，是一种非常好的功能性材料，具有光致变色、热致变色、电致变色、气致变色等特性；气致变色结构简单，影响因素少，全为固态材料，而且其光学调节范围更广，易于大面积生产，因而具有更佳广阔的应用前景。
传统三氧化钨薄膜处于致色态时，主要吸收峰在1000nm处，而太阳光的主要能量集中在近红外处，所以需要加大WO3气致变色薄膜在致色态时在近红外波段的吸收，从而具有更好的节能效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜及其制备方法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将六氯化钨和六水合氯化镍溶解于无水乙醇中，得到溶胶前驱体；
(2)将溶胶前驱体涂覆于基底上，形成掺杂薄膜；
(3)将掺杂薄膜置于紫外灯下照射，得到所述的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜。
优选地，所述的六氯化钨与六水合氯化镍的质量之比为4:1～8:1。
优选地，所述的无水乙醇与六氯化钨的摩尔比为100：3～400：3。
本实施例中溶胶前驱体的颜色为蓝色澄清状。
优选地，通过旋涂仪进行溶胶前驱体的涂覆，旋涂仪的转速为2000～3000r/min。
优选地，所述的紫外灯采用高压汞灯，功率为1kW。
优选地，所述的高压汞灯的激发波长为254.7～352.5nm。
优选地，通过紫外灯照射，将掺杂薄膜照射至无色透明。
本发明还提供一种按照所述的方法制备得到的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜。
本发明还提供一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜的应用，将其应用于红外调控和耐高温气致变色薄膜。
本发明制备工艺简单快捷，新颖独特，制备得到的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜在气致变色上稳定性高，持久性强，耐高温，循环性强并且加强了近红外的吸收。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)溶胶凝胶法制备工艺比较简单，过程新颖；
(2)所制备出的WO3结构均一；
(3)本发明通过溶胶凝胶法制备出的WO3薄膜结构均一，Ni离子掺杂改变了氧化钨的能带结构，从而改变了氧化钨的吸收峰，使得其在气致变色上具有良好的性能并且能实现近红外吸收，能够实现耐高温气致变色及红外吸收。
附图说明
图1(a)和图1(b)分别为实施例1制得的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜和纯WO3气致变色薄膜的全谱图；
图2为实施例1制得的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜循环性能图。
具体实施方式
一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜的制备方法，制备工艺如下：
(1)溶胶前驱体的制备，将六氯化钨和六水合氯化镍溶解于无水乙醇中；
(2)将溶胶前驱体涂覆于基底上，得到掺杂薄膜；
(3)将制备得到的掺杂薄膜置于紫外灯下照射，制备得到结构均一的多孔金属离子掺杂WO3薄膜。
优选地，所述的六氯化钨和六水合氯化镍质量之比为4:1～8:1。溶胶前驱体的涂覆采用旋涂仪，旋涂仪的转速为2000～3000r/min。
优选地，所述的无水乙醇体积为2～8ml，且溶胶前驱体的颜色为蓝色澄清状。
优选地，所述的紫外灯采用高压汞灯，功率为1kW。优选地，所述的高压汞灯的激发波长为254.7～352.5nm。优选地，通过紫外灯照射，将掺杂薄膜照射至无色透明。
该金属离子掺杂WO3气致变色薄膜可应用于红外调控和耐高温气致变色薄膜。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
首先制备前驱体，将0.4g六氯化钨和0.1g六水合氯化镍溶解于4mL无水乙醇中，经过旋涂仪以3000r/m的速度将其旋涂在玻璃基底上。经过功率为1kW，激发波长为300nm的高压汞灯紫外照射，最后制备出结构均一的金属离子掺杂 WO3气致变色薄膜。
图1(a)和图1(b)分别为实施例1制得的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜和纯WO3气致变色薄膜的全谱图，图中bleached为透明态(没有通入H2),colored 为致色态(通入H2，以实现气致变色)。从图中可以发现，金属离子掺杂WO3气致变色薄膜在红外端的吸收强度要大大高于纯WO3气致变色薄膜。而且纯WO3气致变色薄膜致色后的曲线在1200nm后明显上抬，而金属离子掺杂WO3气致变色薄膜致色后的曲线上抬不明显，明显优于纯WO3气致变色薄膜。
图2为实施例1制得的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜循环性能图，从图中可以看出，本实施例的气致变色薄膜具有良好的循环性能。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，六氯化钨为0.2g，六水合氯化镍质量为0.05g，水乙醇2mL。
实施例3
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，六氯化钨为0.8g，无水乙醇为8mL。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，旋涂仪的转速为2800r/m。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，旋涂仪的转速为2000r/m。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，六氯化钨质量为1.0g，六水合氯化镍的质量为0.2g。
实施例7
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，高压汞灯激发波长为254.7nm。
实施例8
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，高压汞灯激发波长为352.5nm。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将六氯化钨和六水合氯化镍溶解于无水乙醇中，得到溶胶前驱体；
(2)将溶胶前驱体涂覆于基底上，形成掺杂薄膜；
(3)将掺杂薄膜置于紫外灯下照射，得到所述的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜；
所述的六氯化钨与六水合氯化镍的质量之比为4:1～8:1；
所述的紫外灯采用高压汞灯，功率为1kW；
所述的高压汞灯的激发波长为254.7～352.5nm；
通过紫外灯照射，将掺杂薄膜照射至无色透明。
2.根据权利要求1所述的一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述的无水乙醇与六氯化钨的摩尔比为100：3～400：3。
3.根据权利要求1所述的一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，通过旋涂仪进行溶胶前驱体的涂覆，旋涂仪的转速为2000～3000r/min。
4.一种金属离子掺杂WO3气致变色薄膜，其采用如权利要求1～3任一所述的方法制备得到。
5.如权利要求4所述的金属离子掺杂WO3气致变色薄膜的应用，其特征在于，将其应用于红外调控和耐高温气致变色薄膜。
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