电致变色装置在军事伪装、智能灵巧调光窗、可变反射率镜、太阳镜及高对比度非辐射信息显示器等方面有着广泛的应用。WO₃具有着色效率高性好、响应时间短、寿命长、成本低等优点，被认为是最有发展潜力的电致变色材料之一。

 

WO₃薄膜的制备方法很多，如真空蒸发、直流射、电子束蒸发等。这些方法都有其自身的优点，但同时也存在着缺陷，最主要的缺陷就是设备过于昂贵，且不利于大面积制膜，使其工业化推广受到了很大程度的限制。而湿化学法中的sol-gel法，因其具单、设备成本低廉、易于掺杂改性、制膜均匀及便于制备大面积薄膜等优点，近年来得以广泛应用并取得了长足的进展。Sol-gel法制备WO₃薄膜学反应主要有WCI₆和无水乙醇反应，聚乙二醇、钨酸铵和二次去离子水反应，固态钨酸粉末与H₂O₂进行混合搅拌，钨粉和H₂O₂进行氧化还原等。用钨粉或钨酸与H₂O₂反应制备前躯时，H₂O₂的浓度一般为30％，为了拉膜的需要，之后的胶体溶液要有一定的浓度，这就涉及溶液的蒸溜过程。

 

用钨粉和H₂O₂反应制备实验前躯体溶液同时对搅拌和不搅拌的反应溶液进行对比，然后对溶液进行蒸馏操作，并对蒸馏过程中遇到的问题进行讨论。

 

胶体颗粒粒度比较

图1为不搅拌溶液A和搅拌溶液B中所含胶颗粒的粒度测试结果，测试仪器为BT-90纳米激光粒度分布仪。对比溶液A、B可以发现，A中存在很100 nm以上的粒子，这些粒子为未充分反应的钨粉颗粒，由于粒度较小，所以悬浮在溶液当中；B中的胶体颗粒粒度在100 nm以下，说明经过强烈搅拌，钨粉和H₂O₂反应充分，故其溶液的质量较好。

 

蒸馏所得溶液成膜比较

钨粉和H₂O₂发生剧烈的氧化还原反应，首先应生成过氧钨酸，加入无水乙醇和过氧钨酸反应，生成过氧化酯一钨衍生物。无水乙醇在反应中起溶剂的作用，乙酸在溶液中起稳定剂的作用。对B溶液80℃下进行蒸馏，除去部分水后拉膜。图2为W薄膜的光学照片，放大倍数为100倍。a膜的溶液蒸馏时间较短。溶液浓度小；b膜的溶液蒸馏时间较长a、b 2种薄膜均拉膜2层，经320℃热处理60 min。从图2中可见b膜的颜色较深。

 

 

蒸馏过程讨论

当溶液成膜时，薄膜透明是因为拉膜时胶体颗粒均匀分布在ITO导电玻璃上，相对位置基本已经固定。经高温处理，胶体颗粒失去小分子配体而生成WO₃，胶体颗粒之间不进行缩合，成膜过程大体如图3所示。溶液温度超过100℃，则胶体颗粒之间开缩合，溶液出现浑浊，甚至出现白色沉淀。低温蒸馏，要注意蒸馏所用容器必须有利于水蒸汽的流通。若水蒸汽排出不畅，由于热量积累，溶液长时间被加热还是会出现沉淀。简单方法是在无尘环境下敞口并搅拌进行蒸馏如果蒸馏过程中溶液混入了杂质，则成膜不均匀，图2中的黑点即为杂质。溶液浓度小，颜色为黄浅色，随着浓度加大，颜色逐渐变成橘红色。

 

 

用sol-gel法制备WO₃电致变色薄膜时和H₂O₂的氧化还原反应制备实验前驱体溶液，反应过程需要强烈搅拌，以保证钨粉被充分氧化。由于所用H₂O₂一般为30％浓度的，而且溶液中还要混合一量的无水乙醇和乙酸，所以初始溶液的浓度较小，这样就需要对溶液进行蒸馏。蒸馏时溶液的温度要严格控制在100℃以下，同时要注意水蒸汽的流通。若水蒸不能及时有效地排除，由于热量积累，会造成溶液中的胶体颗粒之间缩合，颗粒的粒径增大，使溶液变得浑浊，甚至出现沉淀。