聚苯胺/三氧化钨电致变色材料

电致变色（Electrochromics,EC）是材料在外加电场的作用下光学性能 发生可逆变化的现象。电致变色器件仅需要很低电压（2V左右）即可工作， 开路状态下可以长时间保持原有着色或褪色状态不变，因此耗能比较少。

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，而且成本低廉，但三氧化钨也存在颜色变化单一和变色缓慢的缺点。相比而言，导电高分子材料则具有许多无机材料所不具备的优点，如颜色丰富、变色迅速、柔韧性好 并且可通过分子设计方式优化其性能。聚苯胺是在所有导电高分子中最被看好的电致变色材料。聚苯胺的特点是：合成简单，性能可调，颜色丰富，且具有比其他导电高分子材料更好的稳定性。聚苯胺由于在分子电子器件、太阳能电池和电致变色领域的广泛应用前景而成为研究热点。但是，聚苯胺具有相对较低的化学稳定性（相比无机材料而言）以及很差的加工性能等缺陷限制了它在这些领域的应用。

无机-有机复合材料由于能兼具两种甚至更多种优越性能。研究人员将三氧化钨和聚苯胺两者结合，制成新的电致变色复合材料，其过程如下：

1）将FTO导电玻璃（Rs≤10ohm Tr>85%）分别用丙酮、去离子水和乙醇超声清洗10分钟，用氮气吹干净，得到清洁干净的FTO导电玻璃；

2）将过量的浓盐酸（10mol/L）滴入1mol/L的钨酸钠水溶液中，至无新的沉淀产生，用去离子水洗涤沉淀，洗涤后所得乳白色至淡黄色胶状沉淀即为白钨酸，将获得的白钨酸溶于过氧化氢的质量百分数为30%的过氧化氢水溶液，白钨酸与过氧化氢水溶液中过氧化氢的摩尔比为1：3，加去离子水配制成含钨浓度为3mol/L的过氧化钨酸溶液，在4℃冷藏待用；

3）把过氧化钨酸溶液用旋涂仪以3000r/min的速度在清洁干净的FTO导电玻璃的导电面上旋涂30s，再放入300℃的箱式炉里保温 10分钟，重复旋涂4次，得到覆盖有晶种层的FTO导电玻璃；

4）将0.1g六羰基钨加入到70ml无水乙醇溶液中搅拌，得到六羰基钨的浓度为0.00392mol/L的前躯体溶液；

5）以覆盖有晶种层的FTO导电玻璃为基底，并将基底垂直竖立并固定于反应釜聚四氟乙烯内胆中，然后将步骤4制备的前驱体溶液倒入反应釜中，将反应釜在200℃干燥箱中恒温反应8h，反应完成后，从反应釜取出，用自来水冷却，然后用去离子水冲洗后真空干燥，再在箱式炉中400℃热处理2h得到三氧化钨纳米阵列。

6）将1ml苯胺滴加到100ml浓度为0.5mol/L稀硫酸中，得到用于制备聚苯胺的电解液，用于制备聚苯胺的电解液中苯胺的浓度为0.1mol/L；

7）以得到的三氧化钨纳米线阵列为工作电极Ag/AgCl电极为参比电极以及铂片电极为对电极，采用步骤6）中用于制备聚苯胺的电解 液作为电聚合苯胺的电解液，在电化学工作站CHI660D上用循环伏安的方法在-0.2～1.3V电压区间以50mV/s的扫描速度循环2次，三氧化钨纳米线上聚苯胺包覆层厚度为12±2nm，得到三氧化钨/聚苯胺核壳纳米线阵列变色薄膜。

对上述得到的三氧化钨/聚苯胺核壳纳米线阵列电致变色薄膜进行成分分析和结构及性能表征，测定其具有竖直排列的核壳纳米线阵列形貌，三氧化钨纳米线阵列作为核，导电高分子聚苯胺为壳，该复合薄膜为聚苯胺/三氧化钨复合薄膜，兼具三氧化钨和聚苯胺的优点。

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