CN115745420A - 一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用 - Google Patents
一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115745420A CN115745420A CN202211504385.6A CN202211504385A CN115745420A CN 115745420 A CN115745420 A CN 115745420A CN 202211504385 A CN202211504385 A CN 202211504385A CN 115745420 A CN115745420 A CN 115745420A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tungsten oxide
- film
- broadband
- electrochromic film
- preparation
- 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
Links
- QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N nonaoxidotritungsten Chemical compound O=[W]1(=O)O[W](=O)(=O)O[W](=O)(=O)O1 QGLKJKCYBOYXKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 85
- 229910001930 tungsten oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 85
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 26
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 29
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- KPGXUAIFQMJJFB-UHFFFAOYSA-H tungsten hexachloride Chemical group Cl[W](Cl)(Cl)(Cl)(Cl)Cl KPGXUAIFQMJJFB-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 claims description 7
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 115
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- 230000004044 response Effects 0.000 description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- -1 37%) Chemical compound 0.000 description 6
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 4
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 4
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 4
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 235000000177 Indigofera tinctoria Nutrition 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229940097275 indigo Drugs 0.000 description 1
- COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N indigo powder Natural products N1C2=CC=CC=C2C(=O)C1=C1C(=O)C2=CC=CC=C2N1 COHYTHOBJLSHDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten trioxide Chemical compound O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Abstract
本发明公开一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用，属于电致变色薄膜的制备技术领域。所述制备方法包括以下步骤：1)将钨源与一元酸加入无水乙醇中，室温下搅拌，然后加入过氧化氢，得到前驱体溶液；2)将导电玻璃插入前驱体溶液中进行溶剂热反应，反应结束后冷却至室温，洗涤，烘干，退火处理，即得到宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。此方法制备工艺简单，条件温和，所制得的薄膜循环稳定性好，在可见和近红外双波段都具有较大的光调制幅度，具有优异的电致变色性能。
Description
技术领域
本发明属于电致变色薄膜的制备技术领域，具体是涉及一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用。
背景技术
电致变色是指在一定的电流或电压作用下，材料的光学特性发生可逆的变化，体现在外观的颜色和透明度的变化。随着与能源枯竭有关的全球挑战的增加，环境保护、绿色低碳生活和技术已成为关键问题，电致变色材料由于其环境友好和低能耗，吸引了大量的研究和应用。其中与其他过渡金属和有机材料相比，氧化钨具有较高的着色效率、快速的开关反应和良好的循环稳定性，随着技术的发展，氧化钨作为电致变色材料仍然具有广泛的应用潜力。
近年来，水热法、溶剂热法等溶液合成氧化钨薄膜的方法因其能耗低、制备设备简单、不需要特殊环境等优点而受到广泛关注。Gao等人采用溶剂热法制备了氧化钨纳米线膜，在1000nm波长处达到最大光调制幅度69.1％(Advanced Materials Interfaces,2022,9,2101355)。Liu采用简单的溶剂热法制备了掺钼氧化钨纳米颗粒薄膜，在633nm处的光调制幅度为68.3％(Ceramics International,2021,3,7837-7844)。Li以异丙醇(IA)为前驱体，在溶剂热条件下制备了氧化钨纳米颗粒，在1100nm处的光调制幅度为69％(MaterialsLetters,2014,1,151-154)。尽管这些氧化钨薄膜的电致变色性能在很大程度上有了提高，但只在特定波长下讨论光调制幅度，在实际应用中还存在很多问题，如：(1)制备工艺复杂，水热制备氧化钨薄膜需要先制备晶种层，而晶种层的制备工艺较为复杂，且晶种层的存在会阻碍电致变色过程中的电子传输；(2)通常文献集中在特定波长获得大的光调制幅度，而在宽带光谱上实现高光调制幅度的能力很少被解决；(3)为了在实际应用中最大限度地阻挡太阳光照，电致变色器件必须实现跨越太阳光谱的光学调制。因此，当前的研究重点是利用温和的溶剂热简便制备氧化钨薄膜，同时进一步提高氧化钨薄膜在全太阳光谱中的光学调制能力，为电致变色玻璃的实际应用拓宽市场。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用，此方法制备工艺简单，条件温和，所制得的薄膜循环稳定性好，在可见和近红外双波段都具有较大的光调制幅度，具有优异的电致变色性能。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将钨源与一元酸加入无水乙醇中，室温下搅拌，然后加入过氧化氢，得到前驱体溶液；
2)将导电玻璃插入前驱体溶液中进行溶剂热反应，反应结束后冷却至室温，用水和乙醇依次洗涤，烘干，退火处理，即得到宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
进一步地，步骤1)中，所述钨源与一元酸的摩尔比为1:16。
进一步地，步骤1)中，所述钨源与过氧化氢的摩尔比为1:10。
进一步地，所述钨源为六氯化钨，摩尔浓度为0.03-0.06mol/L。
进一步地，所述一元酸为盐酸、醋酸或硝酸。
进一步地，步骤2)中，所述导电玻璃为铟锡镀膜玻璃(ITO)或氟掺杂的氧化锡玻璃(FTO)。
进一步地，步骤2)中，所述溶剂热反应温度为100-160℃，时间为4-10h。
进一步地，步骤2)中，所述退火处理温度为200-550℃，时间为1-2h。
本发明还提供一种利用上述制备方法制备得到的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
本发明通过上述制备方法得到的氧化钨薄膜是直接在导电玻璃上生长的。所得的氧化钨薄膜与导电玻璃之间具有较强的附着力，且展现出优异的电致变色性能以及循环稳定性，薄膜的厚度为400-600nm，退火前薄膜表面呈纳米片状，退火后呈颗粒状结构，薄膜在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度高达76.9％。
本发明还提供一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜在制备电致变色器件中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供一种制备工艺简便、反应温和的溶剂热制备氧化钨电致变色薄膜的方法，对于制备条件无复杂要求，有利于产业化生产。
本发明的氧化钨薄膜无需制备晶种层，氧化钨膜层与导电玻璃紧密贴合生长，有利于电子传输，从而获得了快速的电致变色响应速度和优秀的循环效率，适合运用于电致变色器件和相关领域。
本发明制备的氧化钨薄膜具有比常见电致变色材料更宽的光学调制范围及更高的光调制幅度，并且着色态时能够阻挡88.9％的太阳辐射，能满足实际应用中对电致变色材料的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的XRD谱图；其中，a为空白FTO导电玻璃的X射线衍射(XRD)谱图；b为未退火的氧化钨薄膜的XRD谱图；c为退火后的氧化钨薄膜的XRD谱图；
图2为实施例1制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的扫描电镜图(SEM)；其中(a)为未退火薄膜；(b)为退火后薄膜；(c)为退火后薄膜横截面；
图3为实施例1制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜分别在着色和褪色状态下的透过率曲线；
图4为实施例1制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜分别在着色和褪色状态下的太阳辐射透过率曲线；
图5为实施例1制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的电致变色响应时间曲线；
图6为实施例1制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的数码照片；其中(a)为薄膜褪色态的数码图片，(b)为薄膜着色态的数码图片；
图7为实施例1制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜在循环1500次着色和褪色后透过率变化；
图8为实施例2制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜分别在着色和褪色状态下的透过率曲线；
图9为实施例2制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜响应时间曲线。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“室温”如无特别说明，均指25℃。
本发明所用原料六氯化钨(WCl6，99.5％)、醋酸(CH3COOH，99.5％)、盐酸(HCl，37％)、硝酸(HNO3，69％)、无水乙醇(C2H5OH，99.8％)和过氧化氢(H2O2，30wt％)试验所需电解液为0.5mol/L硫酸(H2SO4)，均购买自上海泰坦化学有限公司(中国)。
本发明提供一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用，此方法制备工艺简单，条件温和，所制得的薄膜循环稳定性好，在可见和近红外双波段都具有较大的光调制幅度，具有优异的电致变色性能。
具体技术方案如下：
一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1)将钨源与一元酸加入无水乙醇中，室温下搅拌30min，然后加入过氧化氢，继续搅拌2h，得到前驱体溶液；
2)将前驱体反应溶液移至聚四氟乙烯高压水热釜内衬中，再将导电玻璃插入前驱体溶液中，将水热釜内衬置于高压水热釜钢制外壳内进行溶剂热反应，反应结束后冷却至室温，取出导电玻璃，用水和乙醇依次洗涤，在烘箱内干燥，退火处理，即得到宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
在一些优选实施例中，步骤1)中，所述钨源与一元酸的摩尔比为1:16。
在一些优选实施例中，步骤1)中，所述钨源与过氧化氢的摩尔比为1:10。
在一些优选实施例中，步骤1)中，所述一元酸和无水乙醇的体积比为(0.6-1)：30。优选为1:30、0.6:30。
在一些优选实施例中，所述钨源为六氯化钨，摩尔浓度为0.03-0.06mol/L。
在一些优选实施例中，所述一元酸为盐酸、醋酸或硝酸。
在一些优选实施例中，步骤2)中，所述导电玻璃为铟锡镀膜玻璃(ITO)或氟掺杂的氧化锡玻璃(FTO)。优选为氟掺杂的氧化锡玻璃(FTO)。
在一些优选实施例中，步骤2)中，所述溶剂热反应温度为100-160℃，优选为120℃、140℃；时间为4-10h，优选为4h、6h、8h。
在一些优选实施例中，步骤2)中，所述退火处理温度为200-550℃，优选为250℃、350℃、450℃；时间为1-2h，优选为1h。
本发明还提供一种利用上述制备方法制备得到的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
本发明通过上述制备方法得到的氧化钨薄膜是直接在导电玻璃上生长的。所得的氧化钨薄膜与导电玻璃之间具有较强的附着力，且展现出优异的电致变色性能以及循环稳定性，薄膜的厚度为400-600nm，退火前薄膜表面呈纳米片状，退火后呈颗粒状结构，薄膜在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度高达76.9％。
本发明还提供一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜在制备电致变色器件中的应用。
实施例1
一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，步骤如下：
1)在室温下称取396.6mg六氯化钨，溶于30mL无水乙醇中，加入0.9mL醋酸后，磁力搅拌30min，得到靛蓝色溶液；再加入1mL过氧化氢，搅拌2h后溶液变为无色透明，得到前驱体溶液；
2)将前驱体反应溶液移至聚四氟乙烯高压水热釜内衬中，再将氟掺杂的氧化锡玻璃(FTO)插入前驱体溶液中，将水热釜内衬置于高压水热釜钢制外壳内，放入烘箱中120℃保温8h进行溶剂热反应，反应结束后冷却至室温，取出导电玻璃，用水和乙醇依次清洗，在60℃烘箱内干燥，经250℃退火1h，即得到宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
1、图1为本实施例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的XRD谱图。对照标准衍射谱图卡片可以看出：该薄膜在退火前为结晶的水合氧化钨，与标准卡片JCPDS no.43-0679对应，退火后为非晶态氧化钨薄膜，没有明显的衍射峰。
2、图2为本实施例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的扫描电镜图，可以看出，该薄膜在退火前呈现纳米片状结构，退火后形态发生坍缩，变为非晶态氧化钨薄膜。从图2的横截面SEM照片可以看出，本实施例制得的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜厚度约480nm。
3、结合电化学工作站和紫外可见分光光度计对本实施例所制得的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的电致变色性能进行了表征，将所制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜作为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，0.5mol·L-1的硫酸水溶液为电解质溶液组成三电极体系进行电化学性能测试。
结果表明：当施加-0.7V和7V的方波电压时，宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜在深蓝色和无色透明之间可逆变化；如图3的薄膜透过率曲线所示，所制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的光调制幅度在765nm处达到最大值81.2％，在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度达76.9％。
图4为本实施例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜太阳辐射透过率曲线，可以看出，着色态时薄膜在300-1400nm波长范围内的平均太阳辐射阻挡率约为88.9％。
图5为本实施例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的电致变色响应时间曲线，全光学调制发生90％变化所需的时间被称为着色响应时间和褪色响应时间。从图5中可计算出薄膜的着色响应时间为4.9秒，褪色响应时间为6.0秒，结果如表1所示。
图6为本实施例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的数码照片，可以看出，所制备的薄膜褪色态为无色透明如图6中的(a)，着色态为蓝黑色如图6中的(b)。
图7为本实施例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜经过1500次着色和褪色循环，可以看出，该薄膜依然具有99.6％的初始调制幅度，说明所制备的非晶结构薄膜具有较高的循环稳定性。
由以上结果可知，实施例1所制得的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜具有良好的电致变色性能。
实施例2
一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，步骤如下：
1)在室温下称取396.6mg六氯化钨，溶于30mL无水乙醇中，加入1.3mL的12mol/L盐酸后，磁力搅拌30min，得到淡绿色溶液；再加入1mL过氧化氢，搅拌2h后溶液变为无色透明，得到前驱体溶液；
2)将前驱体反应溶液移至聚四氟乙烯高压水热釜内衬中，再将洁净氟掺杂的氧化锡玻璃(FTO)插入前驱体溶液中，将水热釜内衬置于高压水热釜钢制外壳内，放入烘箱中120℃保温6h进行溶剂热反应，反应结束后冷却至室温，取出导电玻璃，用水和乙醇依次清洗，在60℃烘箱内干燥，经350℃退火1h，即得到宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
电致变色性能测试方法同实施例1，图8为本实施例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜透过率曲线，从图8中可以看出，该薄膜的光调制幅度在733nm处达到最大值78.7％，在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度高达74.9％。着色态时薄膜在300-1400nm波长范围内的平均太阳辐射阻挡率约为84.9％。
图9所示为本实施例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的响应时间曲线，从图中可计算出薄膜的着色时间为5.2秒，褪色时间为6.6秒，结果如表1所示。
实施例3
一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，步骤如下：
1)在室温下称取594.9mg六氯化钨，溶于30mL无水乙醇中，加入1.4mL醋酸后，磁力搅拌30min，得到淡绿色溶液；再加入1mL过氧化氢，搅拌2h后溶液变为无色透明，得到前驱体溶液；
2)将前驱体反应溶液移至聚四氟乙烯高压水热釜内衬中，再将洁净氟掺杂的氧化锡玻璃(FTO)插入前驱体溶液中，将水热釜内衬置于高压水热釜钢制外壳内，放入烘箱中140℃保温4h进行溶剂热反应，反应结束后冷却至室温，取出导电玻璃，用水和乙醇依次清洗，在60℃烘箱内干燥，经450℃退火1h，即得到宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
电致变色性能测试方法同实施例1，本实施例所制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的光调制幅度在890nm处达到最大值53.6％，在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度为42.8％。着色态时薄膜在300-1400nm波长范围内的平均太阳辐射阻挡率约为86.7％。根据薄膜响应时间曲线，可计算出薄膜的着色时间为23.8秒，褪色时间为11.2秒，结果如表1所示。
实施例4
一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，步骤如下：
1)在室温下称取396.6mg六氯化钨，溶于30mL无水乙醇中，加入1mL的15.2mol/L的硝酸溶液后，磁力搅拌30min，得到淡绿色溶液；再加入1mL过氧化氢，搅拌2h后溶液变为无色透明，得到前驱体溶液；
2)将前驱体反应溶液移至聚四氟乙烯高压水热釜内衬中，再将洁净氟掺杂的氧化锡玻璃(FTO)插入前驱体溶液中，将水热釜内衬置于高压水热釜钢制外壳内，放入烘箱中120℃保温8h进行溶剂热反应，反应结束后冷却至室温，取出导电玻璃，用水和乙醇依次清洗，在60℃烘箱内干燥，经250℃退火1h，即得到宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
电致变色性能测试方法同实施例1，本实施例所制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的光调制幅度在733nm处达到最大值69.2％，在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度为64.6％。着色态时薄膜在300-1400nm波长范围内的平均太阳辐射阻挡率约为84.5％。根据薄膜响应时间曲线，可计算出薄膜的着色时间为18.2秒，褪色时间为9.6秒，结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，实施例1所得薄膜的电致变色优于实施例2、实施例3、实施例4。实施例1所得WO3薄膜能够获得更大的光学调制，并显示出更快的着褪色转换时间。这是由于实施例1中钨源浓度适合的同时，醋酸能够控制薄膜晶体生长成为均匀的纳米片状，薄膜与电解液的接触面变大，更有利于小分子电解质离子的脱出和嵌入，从而获得了更优良的性能。
对比例1
同实施例1，区别在于，将原料六氯化钨替换成钨粉。
经过测试发现，本对比例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的光调制幅度在633nm处达到最大值33.1％，在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度为29.3％。着色态时薄膜在300-1400nm波长范围内的平均太阳辐射阻挡率约为48.5％。根据薄膜响应时间曲线，可计算出薄膜的着色时间为6.6秒，褪色时间为4.0秒。
对比例2
同实施例1，区别在于，将溶剂改为去离子水。
经过测试发现，本对比例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的光调制幅度在633nm处达到最大值35.7％，在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度为29.5％。着色态时薄膜在300-1400nm波长范围内的平均太阳辐射阻挡率约为53.5％。根据薄膜响应时间曲线，可计算出薄膜的着色时间为14.9秒，褪色时间为16.0秒。
对比例3
同实施例1，区别在于，退火温度为580℃。
经过测试发现，本对比例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的光调制幅度在765nm处达到最大值36.6％，在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度为33.6％。着色态时薄膜在300-1400nm波长范围内的平均太阳辐射阻挡率约为44.8％。根据薄膜响应时间曲线，可计算出薄膜的着色时间为21.5秒，褪色时间为11.3秒。
对比例4
同实施例1，区别在于，不添加过氧化氢。
经过测试发现，本对比例制备的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的光调制幅度在633nm处达到最大值12.1％，在300-1400nm波长范围内的平均光调制幅度为9.0％。着色态时薄膜在300-1400nm波长范围内的平均太阳辐射阻挡率约为23.5％。根据薄膜响应时间曲线，可计算出薄膜的着色时间为9.9秒，褪色时间为8.0秒。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将钨源与一元酸加入无水乙醇中，室温下搅拌，然后加入过氧化氢，得到前驱体溶液；
2)将导电玻璃插入前驱体溶液中进行溶剂热反应，反应结束后冷却至室温，洗涤，烘干，退火处理，即得到宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
2.根据权利要求1所述的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述钨源与一元酸的摩尔比为1:16。
3.根据权利要求1所述的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述钨源与过氧化氢的摩尔比为1:10。
4.根据权利要求2或3所述的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述钨源为六氯化钨，摩尔浓度为0.03-0.06mol/L。
5.根据权利要求2所述的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述一元酸为盐酸、醋酸或硝酸。
6.根据权利要求1所述的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述导电玻璃为铟锡镀膜玻璃或氟掺杂的氧化锡玻璃。
7.根据权利要求1所述的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述溶剂热反应温度为100-160℃，时间为4-10h。
8.根据权利要求1所述的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述退火处理温度为200-550℃，时间为1-2h。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法制备得到的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜。
10.一种如权利要求9所述的宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜在制备电致变色器件中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211504385.6A CN115745420B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211504385.6A CN115745420B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115745420A true CN115745420A (zh) | 2023-03-07 |
| CN115745420B CN115745420B (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=85339594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211504385.6A Active CN115745420B (zh) | 2022-11-28 | 2022-11-28 | 一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115745420B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004346260A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Toagosei Co Ltd | サーモクロミックフィルムおよびサーモクロミックガラス |
| CN103395842A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-11-20 | 浙江大学 | 一种三氧化钨纳米阵列电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN103469272A (zh) * | 2013-09-04 | 2013-12-25 | 浙江大学 | 三氧化钨/聚苯胺核壳纳米线阵列变色薄膜及其制备方法 |
| CN106865997A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-06-20 | 上海第二工业大学 | 一种直接在导电玻璃上生长氧化钨薄膜的方法 |
| CN107857484A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-03-30 | 浙江大学 | 具有高光谱调节范围的钨基氧化物电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN108298832A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-20 | 浙江大学 | 具有高光谱调节范围的氧化钨电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN108878840A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-23 | 桑顿新能源科技有限公司 | 一种快离子导体包覆的正极材料及锂离子电池 |
| CN109180017A (zh) * | 2018-08-27 | 2019-01-11 | 华南理工大学 | 一种溶液法低温制备wo3电致变色薄膜的方法 |
| CN112844371A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-05-28 | 黑河学院 | 一种用于光解水制氧的催化剂及其制备方法 |
-
2022
- 2022-11-28 CN CN202211504385.6A patent/CN115745420B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004346260A (ja) * | 2003-05-26 | 2004-12-09 | Toagosei Co Ltd | サーモクロミックフィルムおよびサーモクロミックガラス |
| CN103395842A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-11-20 | 浙江大学 | 一种三氧化钨纳米阵列电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN103469272A (zh) * | 2013-09-04 | 2013-12-25 | 浙江大学 | 三氧化钨/聚苯胺核壳纳米线阵列变色薄膜及其制备方法 |
| CN106865997A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-06-20 | 上海第二工业大学 | 一种直接在导电玻璃上生长氧化钨薄膜的方法 |
| CN107857484A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-03-30 | 浙江大学 | 具有高光谱调节范围的钨基氧化物电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN108298832A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-07-20 | 浙江大学 | 具有高光谱调节范围的氧化钨电致变色薄膜及其制备方法 |
| CN108878840A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-23 | 桑顿新能源科技有限公司 | 一种快离子导体包覆的正极材料及锂离子电池 |
| CN109180017A (zh) * | 2018-08-27 | 2019-01-11 | 华南理工大学 | 一种溶液法低温制备wo3电致变色薄膜的方法 |
| CN112844371A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-05-28 | 黑河学院 | 一种用于光解水制氧的催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| YAN, AH: "Synthesis, formation mechanism and sensing properties of WO3 hydrate nanowire netted-spheres", 《MATERIALS RESEARCH BULLETIN》, vol. 45, no. 10, 31 October 2010 (2010-10-31), pages 1541 - 1547, XP027190557 * |
| 孙宇峰, 孟凡利, 黄行九, 王连超, 刘锦淮: "溶胶-凝胶法制备WO_3电致变色薄膜的研究进展", 安徽工程科技学院学报(自然科学版), no. 03, 30 September 2004 (2004-09-30), pages 8 - 11 * |
| 朱俊宇: "氧化钨片状结构的制备及其电致变色器件的性能", 《青岛科技大学学报（自然科学版）》, vol. 39, no. 5, 31 October 2018 (2018-10-31), pages 48 - 57 * |
| 潘建波: "新型半导体氧化物电致变色薄膜制备与性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》, no. 7, 15 July 2020 (2020-07-15), pages 020 - 452 * |
| 许静;唐一科;徐艳;范瑛;: "三氧化钨薄膜的光学特性和结构研究", 材料导报, no. 2, 26 December 2006 (2006-12-26), pages 336 - 338 * |
| 饶峰: "热处理对氧化钨薄膜结构和电致变色性能的影响", 《薄膜技术学术研讨会论文集》, vol. 24, 31 December 2004 (2004-12-31), pages 46 - 49 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115745420B (zh) | 2024-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103395842B (zh) | 一种三氧化钨纳米阵列电致变色薄膜及其制备方法 | |
| CN108249777B (zh) | 一种二氧化锰/普鲁士蓝复合电致变色薄膜和制备方法 | |
| CN101726956A (zh) | 新型太阳能自驱动电子纸器件单元模块及制备方法 | |
| CN109557740B (zh) | 一种紫罗精基柔性变色片的制备方法 | |
| CN111925788B (zh) | 一种铁掺杂氧化镍电致变色材料及其制备方法 | |
| CN108227332B (zh) | 一种基于有机无机复合材料的电致变色器件 | |
| CN109881198B (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 | |
| CN112255855A (zh) | 一种安全环保高性能的电致变色薄膜及其制备方法 | |
| CN114721197B (zh) | 一种高性能碳氮化合物/多金属氧酸盐复合材料电致变色器件 | |
| CN109796612B (zh) | 一种苝酰亚胺衍生物自组装薄膜及其制备方法与应用 | |
| CN110102457A (zh) | 一种在低温下制备氧化镍纳米晶电致变色薄膜的方法 | |
| CN115745420B (zh) | 一种宽带光学调制氧化钨电致变色薄膜的制备方法及其产品和应用 | |
| CN113105127A (zh) | 一种电致变色氧化镍薄膜的制备方法 | |
| CN104701017B (zh) | 一种二氧化钛薄膜光电极及其制备方法和应用 | |
| CN105700264A (zh) | 一种基于可隐藏数据面板的中央空调系统 | |
| CN101871114A (zh) | 采用电沉积制备氟化钙或稀土掺杂氟化钙薄膜的方法 | |
| CN102543450B (zh) | 一种磁场下制备固态染料敏化太阳能电池的方法 | |
| TWI405826B (zh) | 氧化鎢薄膜及其形成方法 | |
| 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 | |
| CN110330056B (zh) | 一种氧化钨量子点电致变色电极的制备方法 | |
| 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 | |
| CN111592235A (zh) | 一种多维wo3复合电致变色薄膜的制备方法 | |
| CN206076058U (zh) | 一种电子点和钌染料复合敏化的太阳能电池 | |
| CN104593758A (zh) | 一种ZnO/Ag/ZnO复合透明导电薄膜的制备方法 | |
| 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 |
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 |