水热合成电致变色三氧化钨

电致变色是指材料的光学性能(反射率、透过率、吸收率) 在外加电场作用下发生可逆的、稳定的颜色变化的现象。由于电致变色材料具有变色电压低、颜色变化多种多样、节能环保等优点,在智能窗、汽车防炫目后视镜、伪装材料、电致变 色织物、信息储存和检测、显示器等领域有着广泛的应用前景。

三氧化钨(WO3)是研究较为成熟的一种电致变色材料,其化学性质稳定、颜色变化美学效应好,但由于光学调制范围小、变色速度慢、循环稳定差和着色效率低、颜色变化单一等缺点阻碍了其实际应用。在WO3电致变色薄膜的制备方法中,水热合成法是对设备的要求低、过程可控 而且成本低廉的理想薄膜制备方法。其三氧化钨电致变色薄膜的制备过程包括:

电致变色三氧化钨图片

(1)将FTO导电玻璃依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗,每次清洗时间为20min, 吹干待用;

(2)称取0.25g钨酸溶于15mL质量分数为30%的过氧化氢溶液中,再加入50mL去离子水,持续搅拌8h,形成初步溶胶后,继续陈化24h得到所需粘度的钨酸溶胶,然后将该钨酸溶胶以3000rpm的速率旋涂在FTO导电玻璃上,旋涂时间为20s,再将该FTO导电玻璃在400℃ 下退火40min,得到带有WO3晶种层的FTO导电玻璃;

(3)称取1.32g钨酸钠二水合物溶于18mL去离子水中,加入2.5mL3mol/L盐酸溶液调节pH值为2左右,再加入1.056g硫酸铵和12mL乙二醇,持续搅拌30min,得到稳定的钨前驱体溶液;

(4)将步骤(2)中带有WO3晶种层的FTO导电玻璃和步骤(3)中的钨前驱体溶液一起置于50mL水热反应釜中,FTO导电玻璃浸没在钨前驱体溶液中且FTO导电玻璃的导电面朝下放置,在180℃条件下水热反应4h。反应结束后,取出的FTO导电玻璃上生长有WO3纳米线电致变色薄膜,将该薄膜用去离子水冲洗干净,然后在80℃烘箱中烘干。

水热合成法所制备的六方晶系WO3纳米线薄膜具有较大的孔隙率和比表面积,因而电致变色时离子和电子能注入的空间较大,导致超大的光学调制范围(>70%),而且若添加足够多的醇类,其着色态基本能完全吸收大于620nm的光,能有效地阻隔太阳光的透过,这对于提高电致变色玻璃窗的节能、抗辐射能力和节能效果十分有意义。

 

 

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