核殼結(jié)構(gòu)電致變色玻璃的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體為WO3-T12核殼結(jié)構(gòu)電致變色玻璃及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，溫室效應(yīng)、全球變暖問題愈演愈烈，使人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境的保護(hù)?，F(xiàn)在生活中最為重要的兩大工具是建筑物和汽車，兩者皆為封閉系統(tǒng)，所以都必須通過透明玻璃窗來(lái)提升內(nèi)部的明亮度，這就容易造成夏季室內(nèi)熱量的積聚導(dǎo)致室內(nèi)溫度升高，從而增加了空調(diào)的使用，導(dǎo)致了一系列環(huán)境問題。
[0003]為了解決這一問題，早在上世紀(jì)80年代就提出了電致變色窗結(jié)構(gòu)。電致變色是指材料在交替的高低或正負(fù)外電場(chǎng)的作用下，通過注入或抽取電荷(離子或電子)，從而在低透射率的著色狀態(tài)和高透射率的消色狀態(tài)之間產(chǎn)生可逆變化的特殊現(xiàn)象，在外觀性能上則表現(xiàn)為顏色及透明度的可逆變化。電致變色窗正是一個(gè)基于平板玻璃和電致變色系統(tǒng)的裝置，外加電場(chǎng)作用下，玻璃的光學(xué)性能發(fā)生連續(xù)可逆變化，從而導(dǎo)致顏色和透射率的變化，進(jìn)而通過控制進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射達(dá)到控制室內(nèi)溫度及光線的目的。
[0004]電致變色器件在諸多領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力，吸引了世界上許多國(guó)家不僅在應(yīng)用基礎(chǔ)研宄，而且更在實(shí)用器件的研宄上投人了大量的科研人員和資金，以求在這方面取得突破。許多過渡金屬氧化物由于具有電致變色性質(zhì)而被人們大量研宄，如W03、V205、Mo03、Ti02、N1x……等等，其中，WO3因具有著色效率高、可逆性好、響應(yīng)時(shí)間短、成本低、著色和褪色時(shí)的光學(xué)變化范圍較寬等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有發(fā)展前景的電致變色材料之一。
[0005]經(jīng)過大量的研宄發(fā)現(xiàn)，純的WO3電致變色玻璃還存在材料電阻大，循環(huán)性低等弱點(diǎn)。因此，人們?cè)噲D通過摻雜復(fù)合等方式改善其某些性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，對(duì)WO3電致變色性能進(jìn)行優(yōu)化，本發(fā)明提出了一種WO 3-打02核殼結(jié)構(gòu)電致變色玻璃的制備方法，將WO3溶膠包裹在T1 2納米棒表面，形成核殼結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到提高電致變色性能及使用壽命的目的。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:
一種WO3-T12核殼結(jié)構(gòu)電致變色玻璃的制備方法如下:
首先采用水熱法制備出T12納米棒薄膜，然后采用浸漬提拉工藝將T12納米棒薄膜浸入WO3溶膠，干燥后經(jīng)過熱處理得到WO 3-1102核殼結(jié)構(gòu)電致變色玻璃。
[0008]本制備工藝的使用方法如下:
1、制備1102納米棒薄膜的工藝參數(shù):首先，將1.65?1.7gCTAB溶入40mlH 20中，將乙二醇、飽和NaCl溶液和鹽酸按體積比為6:10:75混合后，再將CTAB水溶液加入其中；然后邊攪拌邊向混合溶液中加入4?5ml鈦酸丁酯；最后加入74mlH20制得T12前驅(qū)體溶液；將經(jīng)丙酮、異丙醇、乙醇清洗過的FTO玻璃放入加有T12前驅(qū)體溶液的反應(yīng)釜中經(jīng)150°C反應(yīng)6?7小時(shí)，制得T12納米棒薄膜。
[0009]2、制備納米冊(cè)3溶膠的工藝參數(shù):將H2O2緩慢滴入放入鎢粉的燒瓶中，H2O2與鎢粉的比例為Iml:1g,同時(shí)將燒瓶浸入冷水中，水溫保持在O V?10°C之間，并攪拌5?6h，待鎢粉完全反應(yīng)，溶液變?yōu)槿榘咨珪r(shí)，將溶液放入離心機(jī)以2000r/min?3000r/min的速率離心5min?lOmin，得到淡黃色澄清的胃03溶液，將溶液靜置3d?5d，之后在70°C?80°C下干燥，直至溶液由淡黃色變成橘黃色，加入乙醇，得到WO3溶膠。
[0010]3、WO3-T12復(fù)合薄膜的工藝參數(shù):將T1 2納米棒薄膜以lmm/s的速度在WO 3溶膠中浸漬提拉后，放入100°C烘箱中干燥15?30min ;將干燥后的復(fù)合薄膜經(jīng)300°C熱處理，形成WO3-T1jS殼結(jié)構(gòu)電致變色玻璃。
[0011]本發(fā)明的作用機(jī)理是:納米棒狀T12顯著的特點(diǎn)是具有較高的比較面積，將冊(cè)3溶膠浸涂在T12納米棒薄膜表面后，可以大大增加冊(cè)3溶膠的比表面積，一方面提高了電致變色玻璃工作時(shí)離子擴(kuò)散速率，另一方面也使電致變色玻璃的離子儲(chǔ)存能力升高。此外，T12與WO3復(fù)合，經(jīng)熱處理后，T1 2會(huì)影響WO 3中W=O鍵的作用，使WO 3的性能會(huì)得到優(yōu)化，從而提高WO3電致變色玻璃的循環(huán)壽命。
[0012]電壓-電流曲線的面積與電致變色薄膜離子儲(chǔ)存量成正比，所以，與電致變色性能成正比，離子擴(kuò)散系數(shù)與電致變色薄膜效率成正比。
[0013]本發(fā)明的離子擴(kuò)散系數(shù)采用如下公式計(jì)算:
ip=2.69X 105n3/2AD1/2Cv1/2 (其中:n為電荷數(shù)，取值為I，ip為峰值電流(A)，D為L(zhǎng)1.擴(kuò)散系數(shù)(cm2/s)，A為玻璃浸泡在電解液中的有效面積(cm2)，C為電解液中Li+濃度(mol/cm3)，V為掃描速率(V/s));本試驗(yàn)所用電解質(zhì)為lmol/L LiClO4溶液。
[0014]本發(fā)明所獲得的胃03-1102電致變色玻璃的離子擴(kuò)散系數(shù)可達(dá)1.1?1.2X 1-ltlCmVs,而純WO3電致變色玻璃離子擴(kuò)散系數(shù)僅為2.3X10-nCm2/s，與純WO3電致變色玻璃相比，WO3-T12電致變色玻璃的離子儲(chǔ)存量和循環(huán)壽命也有明顯增高。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方法具有以下優(yōu)勢(shì):
1、有利于環(huán)境保護(hù)，沒有產(chǎn)生次生危害；
2、冊(cè)3用量大大減少，綜合成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的WO3-T1g WO 3的電壓-電流曲線；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的WO3-T1g WO 3的電壓-電流曲線；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的103-1102與WO3的電壓-電流曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，并在相同條件下測(cè)量制備出的電致變色玻璃的離子擴(kuò)散系數(shù)。
[0018]實(shí)施例1:
首先，將1.65g CTAB溶入40ml H2O中，并將12ml乙二醇、20ml飽和NaCl溶液和150mlHCl混合，再將CTAB水溶液加入其中；邊攪拌邊向混合溶液中逐滴加入4ml鈦酸丁酯；之后逐滴加入74mlH20制得T12前驅(qū)體溶液；將經(jīng)丙酮、異丙醇、乙醇清洗過的FTO玻璃放入加有T12前驅(qū)體溶液的反應(yīng)釜中經(jīng)150°C反應(yīng)7小時(shí)，制得T12納米棒薄膜。然后，按H2O2