《一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法.pdf（14页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104086087A43申请公布日20141008CN104086087A21申请号201410275838122申请日20140619C03C17/22200601C01G41/00200601B82Y30/0020110171申请人东华大学地址201620上海市松江区松江新城人民北路2999号72发明人王宏志李海增李耀刚张青红74专利代理机构上海泰能知识产权代理事务所31233代理人黄志达54发明名称一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法57摘要本发明涉及一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，包括1将钨酸溶于过氧化氢，加热。
2、待钨酸完全溶解后冷却得到透明溶胶；2将上述透明溶胶稀释后，与盐酸、去离子水和乙二醇配成反应溶液，然后将超声清洗干净的FTO导电玻璃浸入盛有反应溶液的水热釜中，保温，然后自然冷却至室温，用水，乙醇清洗，烘干即得。本发明制备工艺简单省时，成本低；自晶种鸟巢状水合氧化钨电致变色薄膜能够消除晶种层的晶界阻碍，加快电子传输以及提高电子传输效率，有效地提高了薄膜变色速度、着色效率和循环稳定性等电致变色性能，具有在玻璃表面制膜的产业化应用前景。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图7页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图7页10申请公布号CN104086087AC。
3、N104086087A1/1页21一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，包括1将钨酸溶于过氧化氢中，加热，待钨酸完全溶解后冷却得到透明溶胶，其中，钨酸和过氧化氢的比例为1G1220ML；2将上述透明溶胶稀释后，与盐酸、去离子水和溶剂配成反应溶液，然后将超声清洗干净的FTO导电玻璃浸入盛有反应溶液的水热釜中，保温，然后自然冷却至室温，清洗，烘干即得自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜材料，其中，透明溶胶、盐酸、去离子水和溶剂的体积比为313489。2根据权利要求1所述的一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，其特征在于所述步骤1中的加。
4、热温度为8095。3根据权利要求1所述的一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，其特征在于所述步骤2中的保温条件为在120180下保温052小时。4根据权利要求1所述的一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，其特征在于所述步骤2中的透明溶胶稀释后的浓度为0105MOL/L。5根据权利要求1所述的一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，其特征在于所述步骤2中的溶剂为乙二醇。6根据权利要求1所述的一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，其特征在于所述步骤2中的超声清洗为依次经洗洁精、去离子水、丙酮和乙醇。
5、超声洗涤，超声洗涤时间为1030分钟。7根据权利要求1所述的一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，其特征在于所述步骤2中的FTO导电玻璃表面无晶种层。8根据权利要求1所述的一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，其特征在于所述步骤2中的水合氧化钨纳米结构为由二维纳米片组成的鸟巢状多孔结构。权利要求书CN104086087A1/5页3一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法技术领域0001本发明属于电致变色薄膜领域，特别涉及一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法。背景技术0002电致变色是指对材料施加。
6、电压时，材料具有可逆变化的颜色。能够基于电化学氧化还原反应而发生光学性质例如，颜色可逆变化的材料被称为电致变色材料。氧化钨由于其优异的电致变色性能成为电致变色的研究热点。0003近年来，随着水热技术制备纳米材料的发展，研究者希望能通过水热方法制备纳米结构的电致变色薄膜来提高其电致变色性能。JPTU等在JOURNALOFMATERIALSCHEMISTRYVOL212011PP54925498上报道了一种氧化钨纳米线阵列薄膜。XWSUN等在CHEMICALCOMMUNICATIONVOL482012PP365367上报道了一种纳米板堆积的水合氧化钨薄膜。尽管这些纳米结构的氧化钨薄膜的电致变色性能。
7、有所提高，但在实际应用中还存在很多问题，如1制备工艺复杂，很难达到实际应用要求；2着色效率较低，能源利用率较差。究其原因，主要有以下两个方面首先，这些纳米薄膜的制备都需要在FTO表面涂覆一层氧化钨晶种层，而晶种层又往往需要较为复杂的制备过程且制备过程中退火处理会加大能耗，不符合节能环保的时代需求；其次，正是因为晶种层的存在，晶种层细小的纳米晶中的晶界会阻碍电子传输，降低传输效率，从而影响其着色效率，能源利用率也相对较差。因此，在导电玻璃基底上直接生长纳米结构的氧化钨薄膜有望突破现有电致变色薄膜材料的技术瓶颈，解决上述提到的问题，为实现电致变色玻璃的大规模产业化打下坚实的基础。发明内容0004本。
8、发明所要解决的技术问题是提供一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法。该方法制备工艺简单，成本低，具有在玻璃表面制膜的产业应用可能性，所制得薄膜的结构独特，能提供较大的电化学反应活性表面，有效地提高了变色速度、着色效率和循环稳定性等电致变色性能。0005本发明的一种自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的制备方法，包括00061将钨酸溶于过氧化氢中，加热，待钨酸完全溶解后冷却得到透明溶胶，其中，钨酸和过氧化氢的比例为1G1220ML；00072将上述透明溶胶稀释后，与盐酸、去离子水和溶剂配成反应溶液，然后将超声清洗干净的FTO导电玻璃浸入盛有反应溶液的水热釜中，。
9、保温，然后自然冷却至室温，清洗，烘干即得自晶种生长的鸟巢状水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜材料。其中，透明溶胶、盐酸、去离子水和溶剂的体积比为313489。说明书CN104086087A2/5页40008所述步骤2中的超声清洗为依次经洗洁精、去离子水、丙酮和乙醇超声洗涤，超声洗涤时间为1030分钟。0009所述步骤2中的溶剂为乙二醇。0010所述步骤2中的清洗为用水，乙醇清洗。0011所述步骤2中的FTO导电玻璃表面无晶种层。0012所述步骤2中的水合氧化钨纳米结构为由二维纳米片组成的鸟巢状多孔结构。0013所述步骤2中的电致变色薄膜材料为具有二维结构的水合氧化钨。0014通过调节反应溶剂，可以。
10、使水合氧化钨直接生长在无晶种层的FTO导电玻璃上，并且通过改变不同溶剂体积比从而对水合氧化钨的形貌进行调控，这种无晶种层的由二维纳米片组成的鸟巢状多孔水合氧化钨能够有效地提高变色速度、着色效率和循环稳定性等电致变色性能。0015有益效果00161本发明的制备方法简单，成本低，具有在玻璃表面制膜的产业应用可能性；00172本发明的水合氧化钨薄膜是通过水热法直接生长在无晶种层涂覆的FTO导电玻璃的表面，在不影响循环稳定性的前提下，有利于电子传输，从而提高薄膜的变色速度以及着色效率；00183本发明的水合氧化钨薄膜是一种二维纳米片组成的鸟巢状结构，这种独特的纳米结构既缩短了离子在薄膜中的扩散路径，又。
11、使其活性表面能够被充分利用，从而能有效地提高薄膜的着色效率。附图说明0019图1是实施例1制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的X射线衍射图；0020图2是实施例1制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的扫描电镜照片；0021图3是实施例1制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜分别在着色和褪色状态下的光透过率曲线；0022图4是实施例1制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的电致变色时间响应曲线；0023图5是实施例1制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的光学密度差值电荷密度曲线；0024图6是实施例2制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的X射线衍射图；0025图7是实施例2制备的水合氧化钨纳米结构。
12、电致变色薄膜的扫描电镜照片；0026图8是实施例2制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜分别在着色和褪色状态下的光透过率曲线；0027图9是实施例2制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的电致变色时间响应曲线；0028图10是实施例2制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的光学密度差值电荷密度曲线；0029图11是实施例3制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的X射线衍射图；0030图12是实施例3制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的扫描电镜照片；说明书CN104086087A3/5页50031图13是实施例4制备的水合氧化钨纳米结构电致变色薄膜的扫描电镜照片；0032图14是实施例5制备的水合氧化。
13、钨纳米结构电致变色薄膜的扫描电镜照片。具体实施方式0033下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。0034实施例10035将FTO导电玻璃依次浸入洗洁精、去离子水、丙酮和乙醇中各自超声洗涤15分钟，烘干备用。称取5G钨酸溶于60ML过氧化氢中，加热至95，待钨酸完全溶解后冷却得到透明溶胶；将透明溶胶用去离子水稀释至200ML，取其中105ML透明溶胶、35ML盐酸3MOL/L、105ML去离子水、3。
14、15ML乙二醇倒入水热釜中，将FTO导电玻璃浸入水热釜，120保温2小时，最后自然冷却至室温，取出FTO导电玻璃，用水和乙醇依次清洗后烘干即可。图1为所制得薄膜的X射线衍射图，对照标准X射线衍射图谱可以看出该薄膜为正交晶相的WO3033H2O，与标准卡片JCPDS541012对应。图2为所制得水合氧化钨薄膜的扫描电镜照片，可以看出该薄膜具有由二维纳米片组成的鸟巢状形貌。0036为了了解上述实施例所制得的水合氧化钨纳米结构薄膜的电致变色性能，用三电极系统结合电化学工作站和固体紫外可见分光光度计来测定制得的水合氧化钨纳米结构薄膜的光透过率变化和电致变色响应速度，并计算着色效率。其中三电极系统为以制。
15、备的水合氧化钨纳米结构薄膜电极作为工作电极，以AG/AGCL为参比电极，以铂丝为对电极，以1MOL/L高氯酸锂的聚碳酸酯溶液为电解质。结果表明当施加不同负压时，水合氧化钨纳米结构薄膜的蓝色逐渐加深；当施加正压时，水合氧化钨纳米结构薄膜便会发生退色现象；如图3所示，该薄膜的透光率在400900NM波段有着明显的变化，在632NM处达到了408和576；水合氧化钨纳米结构薄膜的电致变色效应时间和着色效率可由图4和图5分别计算得到，计算结果如表1所示。由以上结果可知，实施例1所制得的水合氧化钨纳米结构薄膜具有良好的电致变色性能。0037实施例20038将FTO导电玻璃依次浸入洗洁精、去离子水、丙酮和。
16、乙醇中各自超声洗涤15分钟，烘干备用。称取5G钨酸溶于100ML过氧化氢中，加热至95，待钨酸完全溶解后冷却得到透明溶胶；将透明溶胶用去离子水稀释至200ML，取其中105ML透明溶胶、35ML盐酸3MOL/L、105ML去离子水、315ML乙二醇倒入水热釜中，将涂覆有晶种层的FTO导电玻璃浸入水热釜，120保温1小时，最后自然冷却至室温，取出FTO导电玻璃，用水和乙醇依次清洗后烘干即可。图6为所制得薄膜的X射线衍射图，对照标准X射线衍射图谱可以看出该薄膜为正交晶相的WO3033H2O，与标准卡片JCPDS541012对应。图7为所制得水合氧化钨薄膜的扫描电镜照片，可以看出该薄膜具有由二维纳米。
17、片组成的鸟巢状形貌。0039为了了解上述实施例所制得的水合氧化钨纳米结构薄膜的电致变色性能，用三电极系统结合电化学工作站和固体紫外可见分光光度计来测定制得的水合氧化钨纳米结构薄膜的光透过率变化和电致变色响应速度，并计算着色效率。其中三电极系统为以制备的说明书CN104086087A4/5页6水合氧化钨纳米结构薄膜电极作为工作电极，以AG/AGCL为参比电极，以铂丝为对电极，以1MOL/L高氯酸锂的聚碳酸酯溶液为电解质。结果表明当施加不同负压时，水合氧化钨纳米结构薄膜的蓝色逐渐加深；当施加正压时，水合氧化钨纳米结构薄膜便会发生退色现象，但是相比于无晶种的电致变色薄膜，其颜色无法完全退回；如图8所。
18、示，该薄膜的透光率在400900NM波段有着明显的变化，在632NM处达到了322和562；水合氧化钨纳米结构薄膜的电致变色效应时间和着色效率可由图9和图10分别计算得到，计算结果如表1所示。对应与实施例2栏，该水合氧化钨薄膜的电致变色性能不如实施例1所得薄膜好。0040实施例30041将FTO导电玻璃依次浸入洗洁精、去离子水、丙酮和乙醇中各自超声洗涤15分钟，烘干备用。称取5G钨酸溶于80ML过氧化氢中，加热至95，待钨酸完全溶解后冷却得到透明溶胶；将透明溶胶用去离子水稀释至200ML，取其中105ML透明溶胶、35ML盐酸3MOL/L、14ML去离子水、28ML乙二醇倒入水热釜中，将FTO。
19、导电玻璃浸入水热釜，120保温2小时，最后自然冷却至室温，取出FTO导电玻璃，用水和乙醇依次清洗后烘干即可。图11为所制得薄膜的X射线衍射图，对照标准X射线衍射图谱可以看出该薄膜为正交晶相的WO3033H2O，与标准卡片JCPDS541012对应。图12为所制得水合氧化钨薄膜的扫描电镜照片，可以看出该薄膜由二维纳米带组成，表明随着乙二醇浓度的增加可以获得二维纳米片组成的鸟巢状纳米结构薄膜。0042实施例40043将FTO导电玻璃依次浸入洗洁精、去离子水、丙酮和乙醇中各自超声洗涤15分钟，烘干备用。称取5G钨酸溶于60ML过氧化氢中，加热至95，待钨酸完全溶解后冷却得到透明溶胶；将透明溶胶用去离。
20、子水稀释至200ML，取其中105ML透明溶胶、35ML盐酸3MOL/L、105ML去离子水、315ML乙二醇倒入水热釜中，将FTO导电玻璃浸入水热釜，150保温1小时，最后自然冷却至室温，取出FTO导电玻璃，用水和乙醇依次清洗后烘干即可。X射线衍射分析表明，该薄膜为正交晶相的WO3033H2O。图13为所制得水合氧化钨薄膜的扫描电镜照片，可以看出该薄膜具有二维纳米片结构。0044实施例50045将FTO导电玻璃依次浸入洗洁精、去离子水、丙酮和乙醇中各自超声洗涤15分钟，烘干备用。称取5G钨酸溶于60ML过氧化氢中，加热至95，待钨酸完全溶解后冷却得到透明溶胶；将透明溶胶用去离子水稀释至200。
21、ML，取其中105ML透明溶胶、35ML盐酸3MOL/L、105ML去离子水、315ML乙二醇倒入水热釜中，将FTO导电玻璃浸入水热釜，180保温05小时，最后自然冷却至室温，取出FTO导电玻璃，用水和乙醇依次清洗后烘干即可。X射线衍射分析表明，该薄膜为正交晶相的WO3033H2O。图14为所制得水合氧化钨薄膜的扫描电镜照片，可以看出该薄膜具有二维纳米片结构，且随着反应温度的升高，纳米片变厚。0046表10047说明书CN104086087A5/5页7说明书CN104086087A1/7页8图1图2说明书附图CN104086087A2/7页9图3图4说明书附图CN104086087A3/7页10图5图6说明书附图CN104086087A104/7页11图7图8说明书附图CN104086087A115/7页12图9图10说明书附图CN104086087A126/7页13图11图12说明书附图CN104086087A137/7页14图13图14说明书附图CN104086087A14。