JP7352987B2 - エレクトロクロミック素子 - Google Patents
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AxM[M’(CN)6]y・zH2O
の一般式で表される群より選ばれる1種又は2種以上からなるプルシアンブルー型金属錯体ナノ粒子であることを特徴としてもよい。
まず、エレクトロクロミック層2の作製について説明する。ここでは、金属シアノ錯体の分散液を調整し、透明電極4及び基材6の積層体となるITO被膜ガラス基板上に、エレクトロクロミック層2として金属シアノ錯体の薄膜を形成させた。
鉄-鉄シアノ錯体の分散液を以下の様に調製した。
亜鉛-鉄シアノ錯体(M=Zn、M’=Fe)の分散液DZn1及びDZn2を以下の作製方法1及び作成方法2のそれぞれにより調製した。なお、下記の作製方法3とすることもできる。
フェロシアン化カリウム・3水和物1.69gを水1000mLに溶解した水溶液と塩化亜鉛0.82gを水1000mLに溶解した水溶液を準備した。液温を10度以下にコントロール可能なマイクロミキサー合成機を使用して140mL/分の速度で合成した。なお、合成部の断面積を直径150μmとするものを使用した。析出した白色の亜鉛-鉄シアノ錯体の沈殿物について、遠心分離を繰り返しながら濃縮し、減圧下で乾燥して粉末試料PZn1を得た。
フェリシアン化カリウム3水和物1.69gを水15mLに溶解した水溶液を用意する。また塩化亜鉛1.09gを水に溶解した水溶液15mLに濃塩酸を10倍希釈した水溶液を200μL添加し、3分間攪拌した。析出した亜鉛-鉄シアノ錯体の沈殿物を、遠心分離法を用いて水で5回洗浄し、スラリー状試料S1を得た。
フェロシアン化カリウム・3水和物1.69gを水1000mLに溶解した水溶液と塩化亜鉛0.82gを水1000mLに溶解した水溶液を冷蔵庫にて液温を10度以下とするまで冷却した。10度以下の冷却を確認後に2つの水溶液を混合し、5分間攪拌した。析出した白色の亜鉛-鉄シアノ錯体の沈殿物を、遠心分離を繰り返しながら濃縮し、減圧下で乾燥して粉末試料PZn3を得た。
調整例1で調製した鉄-鉄シアノ錯体の分散液DFe1を用い、ITO被膜ガラス基板上にスピンコート法により鉄-鉄シアノ錯体薄膜を作製した。より詳細には、スピンコーターに25mm角ITO被膜ガラス基板を設置し、9wt%に調整した分散液DFe1を60μL滴下し、1000rpmで10秒回転させ、次いで1500rpmで10秒回転させて、ITO被膜ガラス基板上に鉄-鉄シアノ錯体薄膜TFe1を作製した。
調整例2で調製した亜鉛-鉄シアノ錯体分散液DZn1およびDZn2を用い、各々について、ITO被膜ガラス基板上にスピンコート法により亜鉛-鉄シアノ錯体薄膜を作製した。より詳細には、スピンコーターに25mm角ITO被膜ガラス基板を設置し、15wt%に調整した分散液DZn1を60μL滴下し、1000rpmで10秒回転させ、1500rpmで10秒回転させて、ITO被膜ガラス基板上に亜鉛-鉄シアノ錯体薄膜TZn1を作製した。分散液DZn2においても同様の方法を用い、亜鉛-鉄シアノ錯体薄膜TZn2を作製した。これらの亜鉛-鉄シアノ錯体薄膜のうち後述する実施例において、亜鉛-鉄シアノ錯体薄膜TZn2を使用した。
次に、エレクトロクロミック層1の作製について説明する。ここでは、透明電極3及び基材5の積層体となるITO被膜ガラス基板上に、エレクトロクロミック層1として遷移金属酸化物の薄膜を形成させた。
遷移金属酸化物として酸化タングステンを用いた薄膜の形成を以下のように行った。まず、蒸着法を用いてITO被膜ガラス基板上に酸化タングステン薄膜TW1を形成されたWO3/ITO/ガラス(ジオマテック社製)を用いた。また、作製の高効率プロセス化の観点で、商業用可視光応答型光触媒材料である酸化タングステンスラリー(東芝マテリアル製)の塗布法によって酸化タングステン薄膜TW2を作製した。詳細には当該スラリー90μlをマイクロピペットで量り取り、スピンコーターに設置した25mm角ITO被膜ガラス基板上に滴下し、100rpmで300秒回転させ、次いで1000rpmで10秒回転させて薄膜を形成した。作製した当該薄膜を500℃で1時間保持する熱処理を行うことで安定化させた。比較のために、熱処理を行わずに室温乾燥のみとしてその他を同様の作製方法とした酸化タングステン薄膜TW3も得た。
濃紺色-無色透明のエレクトロクロミック素子として、酸化タングステン/鉄-鉄シアノ錯体エレクトロクロミック素子を作製した。詳細には、電極上に酸化タングステン薄膜TW1の形成されたITO被膜ガラス基板と、電極上に鉄-鉄シアノ錯体薄膜TFe1の形成されたITO被膜ガラス基板との間に、ガラス基板を外側にして電解質を挟み込んで、ECDを作製した。電解質としては、濃度0.1mol/Lのカリウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(KTFSI)―炭酸プロピレン溶液に、メタクリル酸メチルポリマーを炭酸プロピレン100重量部に対して30重量部添加して、60℃から80℃の加熱を24時間程度行って粘度を高めたものを用いた。また、電荷量を70ミリクーロンとするように調整した。同ECDは作用極を酸化タングステン薄膜側として電位を規定した。
濃紺色-無色透明のエレクトロクロミック素子である酸化タングステン/鉄-鉄シアノ錯体エレクトロクロミック素子(ECD)を作製した。詳細には、電極上に酸化タングステン薄膜TW2の形成されたITO被膜ガラス基板と、電極上に鉄-鉄シアノ錯体薄膜TFe1の形成されたITO被膜ガラス基板との間に、ガラス基板を外側にして電解質を挟み込んで、ECDを作製した。電解質としては、濃度2.5mol/Lのカリウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(KTFSI)―炭酸プロピレン溶液を用いた。また、電荷量を220ミリクーロンとするように調整した。同ECDは作用極を酸化タングステン薄膜側として電位を規定した。
濃紺色-無色透明のエレクトロクロミック素子である酸化タングステン/鉄-鉄シアノ錯体エレクトロクロミック素子(ECD)を作製した。詳細には、電極上に酸化タングステン薄膜TW3の形成されたITO被膜ガラス基板と、電極上に鉄-鉄シアノ錯体薄膜TFe1の形成されたITO被膜ガラス基板との間に、ガラス基板を外側にして電解質を挟み込んで、ECDを作製した。電解質としては、濃度2.5mol/Lのカリウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(KTFSI)―炭酸プロピレン溶液を用いた。また、電荷量を220ミリクーロンとするように調整した。同ECDは作用極を酸化タングステン薄膜側として電位を規定した。
3、4 透明電極層
5、6 基材
7 電解質層
Claims (3)
- 遷移金属酸化物を含む第1のエレクトロクロミック層と金属シアノ錯体を含む第2のエレクトロクロミック層との間に電解質層を挟み込みこれを透明電極層の間に挟み込んだ多層構造体からなり、前記透明電極間の印加電圧をV1及びV2に切り替えたときに、前記第1のエレクトロクロミック層及び前記第2のエレクトロクロミック層をそれぞれ酸化状態及び還元状態と、及び、前記第1のエレクトロクロミック層及び前記第2のエレクトロクロミック層をそれぞれ還元状態及び酸化状態と、に切り替えて着色状態及び無色透明状態に色変化するエレクトロクロミック素子であって、
前記電解質層は、カリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、ナトリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドのいずれかを含み、
前記第1のエレクトロクロミック層は、前記遷移金属酸化物として、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化チタンのうちの少なくとも一種を含むとともに、
前記第2のエレクトロクロミック層は、前記金属シアノ錯体として、前記遷移金属酸化物の着色と消色との挙動を前記印加電圧の切り替えによる酸化還元反応において逆反応とするプルシアンブルー型金属錯体を一次平均粒径500nm以下の粒子として含むことを特徴とするエレクトロクロミック素子。 - 前記電解質層は、有機溶媒とともに透明材料からなる粘度調整材を含むことを特徴とする請求項1記載のエレクトロクロミック素子。
- 前記金属シアノ錯体は、
Aを陽イオン、
Mをバナジウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、亜鉛、ランタン、ユーロピウム、ガドリニウム、ルテチウム、バリウム、ストロンチウム、及びカルシウムからなる群より選ばれる金属原子、
M’を、バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ニッケル、白金、及び銅からなる群より選ばれる金属原子、
xを0~3の有理数、yを0.3~1.5の有理数、zを0~30の有理数として、
AxM[M’(CN)6]y・zH2O
の一般式で表される群より選ばれる1種又は2種以上からなるプルシアンブルー型金属錯体であることを特徴とする請求項1又は2に記載のエレクトロクロミック素子。
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