一种氧化钨电致变色薄膜的制备方法

具有可控光学特性的电致变色智能设备是传统门窗最有前途的替代品。现有大规模电致变色薄膜的技术制备和商业化主要以气相沉积为主,但大规模应用受限于高昂的价格(由于制备工艺复杂)。
 
科学家将三氧化钨 (WO3) 与氧化铟锡 (ITO) 结合,通过湿化学线棒工艺制备了具有增强电致变色性能的 WO3/ITO 电致变色薄膜。该方法适用于大面积低成本制备。 氧化钨电致变色薄膜的制备过程如下:
 
智能窗户图片
 
WO3纳米颗粒使用水热法合成的。使用钨酸钠二水合物(Na2WO4·2H2O,99%)和HCl水溶液作为前驱体。在典型的实验中,将 0.815 g Na2WO4·2H2O 溶解在 10 mL 去离子水中。然后在室温下使用 HCl (3 mol/L) 溶液将 Na2WO4 溶液酸化至 pH 值为 2.0。然后,将溶液转移到内衬聚四氟乙烯的 45 mL 容量高压釜中,在其中在 180 °C 下进行水热反应 24 小时。反应结束后,最终产物依次用去离子水和乙醇洗涤,通过离心去除硫酸根离子和其他残留物。最终得到浅黄色产物WO3纳米粉体。
 
将聚乙二醇(0.15 g)和BYK2013(0.1 g)加入乙醇溶液(4.75 g)中,然后根据x(x=ITO/WO3,0%,10 %、20%、30% 和 40% 重量),并且 ITO 和 WO3 的总量是固定的(1.25 g)。之后,将混合物与 ZrO2 珠在 3000 rpm 下研磨 10 小时。用异丙醇清洗ITO基板并用Ar等离子体处理,然后通过线棒法将不同ITO含量的NPs分散体分别涂覆在加工过的ITO玻璃(ITO薄膜/玻璃)上。首先,在镀膜过程之前,我们将处理过的ITO玻璃固定在镀膜机上,然后将机器速度设置为10 mm/s,并使用1 μm的线材。最后,将所有样品在 300 °C 下退火 1 h,以建立复合薄膜和基板之间的良好接触。制备的具有0%、10%、20%、30%和40% ITO的透明EC膜根据以下命名法I0、I10、I20、I30和I40表示。
 
三氧化钨电致变色薄膜的SEM图像
 
综上所述,氧化钨电致变色薄膜的制备通过湿化学线棒法达到,具有增强的电致变色性能并且可以进行大面积低成本生产。结果表明,与纯 WO3 相比,WO3/ITO 纳米复合薄膜的表面电阻降低至 32%。优化后的 WO3/ITO 薄膜比原始的 WO3 具有更高的光调制(ΔT = 81.7% vs 62.5% at 630nm)和更快的开关速度(tb = 6s vs 22s),ITO 含量在 20% 到 30% 之间。
 

 

 

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