一种多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法与应用，制备步骤为：将V2O5和氯化钠加入去离子水中，搅拌进行反应；之后经过滤、洗涤、干燥，得到V2O5纳米纤维；将所得V2O5纳米纤维超声分散于HCl溶液中，之后加入苯胺，得到混合液；之后在0

【技术实现步骤摘要】
一种多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法与应用，属于电致变色材料


技术介绍

[0002]刺激响应型智能材料在其有希望的应用领域中已引起广泛关注，在光，热，蒸汽和机械力等各种外部刺激中，电刺激因其具有更好的可控制性，快速响应，高对比度，低功耗和稳定的可逆性，在众多领域有着更广泛的应用。电致变色是指在外加电场作用下，伴随着离子的注入与脱出，器件的光学性能(透过率、反射率、吸收率)发生稳定、可逆变化的现象，外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。电致变色现象的实质是一种电化学反应的过程，随着施加电压的变化，材料的物相发生变化导致材料光学性能发生变化。众多电致变色材料已引起广泛关注，包括无机电致变色材料和有机电致变色材料，有机电致变色材料分为氧化还原型化合物、金属螯合物、导电聚合物；无机电致变色材料包括TiO2、WO3、MoO3、V2O5、普鲁士蓝等。无机电致变色材料大多为过渡金属氧化物或其类似物，氧化物中的金属离子价态比较易变，发生可逆反应使不同价态的离子同时存在一个体系，颜色随浓度的和离子价态的变化而改变。依据反应机理，无机电致变色材料分为阴极电致变色材料和阳极电致变色材料，氧化态褪色，还原态着色的电致变色材料称为阴极电致变色材料，包括MoO3、WO3、TiO2等；氧化态着色，还原态褪色的电致变色材料成为阳极电致变色材料，包括第
Ⅷ
族的金属氧化物，普鲁士蓝等。
[0003]作为典型的过渡金属氧化物材料，V2O5具有天然丰度丰富、成本低、客体阳离子密度高以及与离子或分子的良好相互作用等优点，更重要的是，V2O5具有独特的光学和电化学特性。这些优点使V2O5可用作有前途的电致变色和超级电容器电极材料。然而，具有致密形态的块状V2O5存在电化学稳定性差、电化学动力学缓慢、电导率低和循环过程中显着的体积膨胀等问题，从而限制了其在电致变色方面的应用。
[0004]目前关于V2O5电致变色材料的制备及其在长期稳定性和循环性方面仍具有挑战性，还需进一步研究。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法与应用。本专利技术以五氧化二钒纳米纤维为模板剂，原位聚合苯胺，得到V2O5/聚苯胺导电复合材料，之后再结合聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)增加稳定性，制备得到多彩色电致变色复合薄膜。本专利技术制备的多彩色电致变色复合薄膜循环性能优良，循环寿命长。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种多彩色电致变色复合薄膜的制备方法，包括步骤如下：
[0008](1)将V2O5粉末和NaCl加入去离子水中，搅拌进行反应；之后经过滤、洗涤、干燥，得
到V2O5纳米纤维；
[0009](2)将步骤(1)所得的V2O5纳米纤维超声分散于HCl溶液中，之后加入苯胺，得到混合液；之后在0
‑
5℃条件下，向混合液中滴加过硫酸铵
‑
HCl溶液，滴加完后在0
‑
5℃继续搅拌反应；之后经过滤、洗涤、干燥，得到V2O5/聚苯胺导电复合材料；
[0010](3)将步骤(2)所得V2O5/聚苯胺导电复合材料分散于无水乙醇中，加入聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液，超声分散均匀，之后喷涂于基底上、经干燥得到多彩色电致变色复合薄膜。
[0011]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述V2O5和NaCl的摩尔比为0.03
‑
0.07:1。
[0012]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述V2O5的质量与去离子水的体积之比为0.5
‑
2g:100mL。
[0013]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述反应温度为室温
‑
60℃，进一步优选为50
‑
60℃；所述反应时间为24h
‑
168h，进一步优选为40
‑
50h。
[0014]根据本专利技术优选的，步骤(1)中所述洗涤为使用去离子水离心洗涤3
‑
5次，所述干燥为在50
‑
60℃下干燥10
‑
15h。
[0015]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述HCl溶液的浓度为0.25mol/L；所述V2O5纳米纤维的质量与HCl溶液的体积之比为0.01
‑
0.04g:1mL。
[0016]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述V2O5纳米纤维与苯胺的质量比为30
‑
50:1。
[0017]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述过硫酸铵
‑
HCl溶液中过硫酸铵的浓度为0.02
‑
0.03g/mL，按照下述方法制备得到：将过硫酸铵加入浓度为1mol/L的HCl溶液中，混合均匀即得。
[0018]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述过硫酸铵
‑
HCl溶液中的过硫酸铵与苯胺的质量比为2
‑
6:1。
[0019]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述过硫酸铵
‑
HCl溶液的滴加时间为3
‑
5h。
[0020]根据本专利技术优选的，步骤(2)中，过硫酸铵
‑
HCl溶液滴加完后在0
‑
5℃继续搅拌反应时间为10
‑
30min。
[0021]根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述洗涤为使用去离子水离心洗涤3
‑
5次，所述干燥为在60
‑
70℃下干燥10
‑
15h。
[0022]根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述V2O5/聚苯胺导电复合材料的质量与无水乙醇的体积之比为2
‑
3mg:1mL。
[0023]根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述V2O5/聚苯胺导电复合材料的质量与聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液的体积之比为1
‑
2g:1mL。
[0024]根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述超声的功率为60W；所述超声时间为10
‑
15min。
[0025]根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述基底为ITO导电玻璃；所述干燥为在60℃下干燥1h；所述多彩色电致变色复合薄膜的厚度为1.5
‑
2μm。
[0026]本专利技术还提供了上述方法制备得到的多彩色电致变色复合薄膜。
[0027]根据本专利技术，上述多彩色电致变色复合薄膜在制备电致变色器件中的应用。
[0028]本专利技术的技术特点及有益效果如下：
[0029]1、本专利技术首先以V2O5和NaCl为原料制备V2O5纳米纤维，之后以V2O5纳米纤维为模板剂原位聚合苯胺，制备具有特定纳米核壳结构的V2O5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多彩色电致变色复合薄膜的制备方法，包括步骤如下：(1)将V2O5粉末和NaCl加入去离子水中，搅拌进行反应；之后经过滤、洗涤、干燥，得到V2O5纳米纤维；(2)将步骤(1)所得的V2O5纳米纤维超声分散于HCl溶液中，之后加入苯胺，得到混合液；之后在0
‑
5℃条件下，向混合液中滴加过硫酸铵
‑
HCl溶液，滴加完后在0
‑
5℃继续搅拌反应；之后经过滤、洗涤、干燥，得到V2O5/聚苯胺导电复合材料；(3)将步骤(2)所得V2O5/聚苯胺导电复合材料分散于无水乙醇中，加入聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液，超声分散均匀，之后喷涂于基底上、经干燥得到多彩色电致变色复合薄膜。2.根据权利要求1所述的多彩色电致变色复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述V2O5和NaCl的摩尔比为0.03
‑
0.07:1；所述V2O5的质量与去离子水的体积之比为0.5
‑
2g:100mL；所述反应温度为室温
‑
60℃，优选为50
‑
60℃；所述反应时间为24h
‑
168h，优选为40
‑
50h；所述洗涤为使用去离子水离心洗涤3
‑
5次，所述干燥为在50
‑
60℃下干燥10
‑
15h。3.根据权利要求1所述的多彩色电致变色复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述HCl溶液的浓度为0.25mol/L；所述V2O5纳米纤维的质量与HCl溶液的体积之比为0.01
‑
0.04g:1mL。4.根据权利要求1所述的多彩色电致变色复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述V2O5纳米纤维与苯胺的质量比为30
‑
50:1。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄晓佳，康文兵，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：