【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电致变色，特别是涉及一种二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法及应用。
技术介绍
1、当前气候危机与人口急剧增长造成了能源短缺、环境污染等问题，引发人类对新能源技术和节能技术开发的热潮。电致变色材料具有环境友好以及能耗低等特点，被人们关注研究。电致变色是指在电场的作用下，发生颜色的可逆变换，从而管理空间内的光和热，光学特性体现在外观颜色及透过率。电致变色材料之所以节能，是因为它具有独特的双稳态特性。当输入一定的电量后，就可以断开电源，而且变色所需的电压极低。根据不同电致变色材料的内部特征及其组合，电致变色薄膜可以在可见光谱和太阳光谱，甚至在微波范围产生很大的透射率和反射率调节作用，电致变色薄膜还具有连续可调的光学性能，多色彩显示，低工作电压，低能耗，无辐射，大视角，开路记忆等一系列特点。因此电致变色效应在建筑节能、光电显示等领域具有广阔的应用前景，如智能窗、红外调控、显示、储能电池、电容器等方面。
2、和其他电致变色材料相比，聚吡咯具有优良的空气稳定性，较高的导电性，环境稳定性和可逆的氧化还原性等优势。在各种有机电致变色材料中，目前有关聚吡咯薄膜电致变色的研究还不够深入，如何采用更简便和安全环保的工艺方法来制备电致变色聚吡咯薄膜，同时通过调控薄膜的结构包括制备复合薄膜来改进薄膜的电致变色特性，这都是需要进一步研究解决的关键问题。目前聚吡咯电致变色薄膜制备和性能方面，主要存在的问题有：(1)制备工艺复杂：化学氧化聚合法制备的聚吡咯粉末难溶且难熔，不易通过其他方法如旋涂法形成薄膜，且不利于后面的电致变色
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法及其应用，以解决上述现有技术存在的问题。本专利技术采用两步法先在氟掺杂氧化锡(fto)透明导电玻璃基底上电沉积生长密集的网格状结构的二氧化锰薄膜，再通过浸渍处理利用二氧化锰薄膜直接化学氧化吡咯，得到聚吡咯，操作简单，原料易得；通过本专利技术的方法制得的二氧化锰/聚吡咯复合薄膜具有类“珊瑚”状结构特征，呈现良好的电致变色性能以及储能特性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术的技术方案之一：一种二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：在导电基底上电沉积二氧化锰薄膜；然后将表面镀有二氧化锰薄膜的导电基底在吡咯和强酸的混合溶液中浸渍处理，得到二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜。
4、二氧化锰在酸性介质中，是一种强氧化剂，可以把吡咯氧化成聚吡咯，直接形成二氧化锰/聚吡咯复合薄膜。即在浸渍处理过程中，电沉积得到的二氧化锰薄膜与吡咯发生化学氧化还原反应，二氧化锰薄膜直接将吡咯单体氧化成聚吡咯。
5、进一步地，电沉积得到的二氧化锰薄膜为密集的网格状结构。而浸渍处理过程中，随着二氧化锰薄膜与吡咯之间氧化还原反应的进行，二氧化锰由密集的网格状变成疏松的类似珊瑚群的网格状。
6、进一步地，所述在导电基底上电沉积二氧化锰薄膜包括：以导电基底作为工作电极，前驱液a作为电镀液，电沉积得到二氧化锰薄膜；所述前驱液a包括可溶性锰盐、硫酸钠和溶剂。
7、进一步地，所述溶剂为去离子水。
8、进一步地，所述导电基底为氟掺杂氧化锡(fto)导电玻璃；所述可溶性锰盐为乙酸锰、硫酸锰或氯化锰。
9、进一步地，所述电沉积采用三电极体系，其中，工作电极为fto导电玻璃，参比电极为饱和甘汞电极，对电极为铂片。
10、进一步地，所述前驱液a的制备方法为：将可溶性锰盐和硫酸钠溶于去离子水中，磁力搅拌均匀，得到前驱液a。
11、进一步地，所述前驱液a中可溶性锰盐的摩尔浓度为0.005～0.045mol·l-1，所述可溶性锰盐和所述硫酸钠的摩尔比为0.9:1～1:0.9。
12、进一步地，所述电沉积的电压为0.6～0.7v，沉积时间为100～900s。
13、进一步地，进行电沉积前先对所述导电基底进行预处理，包括：将fto导电玻璃裁剪后用清水清洗，然后依次置于丙酮、无水乙醇和去离子水中各超声清洗10～30min，洗净后置于烘箱中干燥4h，干燥后用紫外(uv)照射3～5min。
14、进一步地，所述强酸为对甲苯磺酸。
15、进一步地，所述吡咯和强酸的混合溶液中吡咯的摩尔浓度为0.05～0.2mol·l-1，强酸的摩尔浓度为0.05～0.15mol·l-1。
16、进一步地，所述吡咯和强酸的混合溶液的溶剂为乙二醇、乙醇、去离子水中的任意一种或任意几种的混合物，所述吡咯和强酸的混合溶液记为前驱液b。
17、进一步地，所述前驱液b的制备方法为：将强酸和吡咯溶于溶剂中，低温(3～15℃)下磁力搅拌均匀，得到前驱液b。
18、进一步地，所述浸渍处理的时间为5～30s。
19、本专利技术的技术方案之二：一种根据上述制备方法制得的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜，所述二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的表面形貌呈类“珊瑚”状结构特征。
20、进一步地，所述类“珊瑚”状结构的形态为：聚吡咯纳米球状颗粒(尺度<100nm)附着于疏松的类似珊瑚群的网格状二氧化锰薄膜的表面，形成一种类“珊瑚”状结构的复合薄膜。
21、二氧化锰作为一种重要的过渡金属氧化物，其自身既具有良好的电化学性能，又是一种阳极电致变色材料，mn4+在可见光范围内具有光学吸收率，并显示出褐色，而还原为mn3+状态将颜色变为淡黄色。所以将二氧化锰与聚吡咯复合，通过获得类“珊瑚”状结构，可得到电致变色性能良好的复合薄膜，同时改善单一的聚吡咯和二氧化锰的电致变色性能。
22、本专利技术的技术方案之三：一种上述二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜在建筑节能、智能窗、电致变色电子纸或防眩目后视镜中的应用。
23、本专利技术公开了以下技术效果：
24、(1)本专利技术采用两步法制备二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜，先在导电基底上电沉积二氧化锰薄膜，再通过浸渍处理利用二氧化锰薄膜直接将吡咯氧化成聚吡咯，工艺简单，原材料易得，制备条件要求较低，绿色环保。
25、(2)现有技术中使用化学氧化还原法制备的聚吡咯多数为粉末状态，聚吡咯粉末难溶且难熔，难以通过旋涂等方法成膜，但是本专利技术提供的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，在酸性介质中，利用二氧化锰薄膜化学氧化吡咯，生成的聚吡咯纳米球状颗粒稳定地附于具有类似珊瑚群的疏松网格特征的二氧化锰薄膜表面，从而得到类“珊瑚”状结构的二氧化锰/聚吡咯复合薄膜，为进一步开发高性能的有机/无机复合电致变色材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在导电基底上电沉积二氧化锰薄膜；然后将表面镀有二氧化锰薄膜的导电基底在吡咯和强酸的混合溶液中浸渍处理，得到二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜。
2.如权利要求1所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述在导电基底上电沉积二氧化锰薄膜包括：以导电基底作为工作电极，前驱液A作为电镀液，电沉积得到二氧化锰薄膜；所述前驱液A包括可溶性锰盐、硫酸钠和溶剂。
3.如权利要求2所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述导电基底为氟掺杂氧化锡导电玻璃；所述可溶性锰盐为乙酸锰、硫酸锰或氯化锰。
4.如权利要求2所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述前驱液A中可溶性锰盐的摩尔浓度为0.005～0.045mol·L-1，所述可溶性锰盐和所述硫酸钠的摩尔比为0.9:1～1:0.9。
5.如权利要求2所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述电沉积的电压为0.6～0.7V，沉积时间为1
6.如权利要求1所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述强酸为对甲苯磺酸。
7.如权利要求1所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述吡咯和强酸的混合溶液中吡咯的摩尔浓度为0.05～0.2mol·L-1，强酸的摩尔浓度为0.05～0.15mol·L-1。
8.如权利要求1所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述浸渍处理的时间为5～30s。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜，其特征在于，所述二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的表面形貌呈类“珊瑚”状结构特征。
10.一种如权利要求9所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜在建筑节能、智能窗、电致变色电子纸或防眩目后视镜中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在导电基底上电沉积二氧化锰薄膜；然后将表面镀有二氧化锰薄膜的导电基底在吡咯和强酸的混合溶液中浸渍处理，得到二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜。
2.如权利要求1所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述在导电基底上电沉积二氧化锰薄膜包括：以导电基底作为工作电极，前驱液a作为电镀液，电沉积得到二氧化锰薄膜；所述前驱液a包括可溶性锰盐、硫酸钠和溶剂。
3.如权利要求2所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述导电基底为氟掺杂氧化锡导电玻璃；所述可溶性锰盐为乙酸锰、硫酸锰或氯化锰。
4.如权利要求2所述的二氧化锰/聚吡咯复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述前驱液a中可溶性锰盐的摩尔浓度为0.005～0.045mol·l-1，所述可溶性锰盐和所述硫酸钠的摩尔比为0.9:1～1:0.9。
5.如权利要求2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：祝向荣，娄锦焓，杨鑫，王金敏，马董云，朱路平，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：
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