一种有机-无机复合电致变色材料的制备方法技术

一种有机-无机复合电致变色材料的制备方法，属于功能材料技术领域，涉及电致变色材料技术，尤其是有机-无机复合电致变色材料的制备方法。在ITO玻璃上预先附着一层PS(聚苯乙烯)球，然后通过电化学方式在聚苯乙烯球间隙沉积无机氧化物电致变色材料，然后去除PS球后，在无机氧化物电致变色材料间隙通过电化学方式沉积导电聚合物电致变色材料，最终形成结构特殊的有机-无机复合型电致变色材料，通过考察其性能，发现该方法所得复合材料具有较丰富的可逆颜色变化、较快的响应时间、较好的稳定性，具有潜在的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能材料
，涉及电致变色材料技术，尤其是有机-无机复合 电致变色材料的制备方法。
技术介绍
电致变色(Electrochromism，EC)是指在外界电场的作用下，材料发生氧化或还 原导致其对光透射或反射产生可逆变化，在外观上表现为颜色的可逆变色现象。电致变色 材料一般可分为无机电致变色材料和导电聚合物电致变色材料两大类无机材料是较早 被研究的电致变色材料，且具有颜色对比度高、循环稳定性高、附着力强及热稳定性高等优 点；与无机电致变色材料相比，导电聚合物电致变色材料具有响应速度快、颜色变化丰富、 易加工、易分子设计及成本低廉等优点。因此，仅靠单一的材料来实现性能较好的电致变 色现象又具有其局限性，利用导电聚合物-无机材料复合制备电致变色材料已经受到越来 越多的研究者关注；毕竟两种材料间均有各自的优势导电聚合物虽然具有响应速度快、 颜色变化丰富、易加工、易分子设计及成本低廉等优点，而无机材料所具有的优点(颜色对 比度高、循环稳定性好、附着力强及热稳定性高等)也是导电聚合无法替代的。目前，通过 选取适当不同材料，利用其结构、性能上的协同效应来制备性能更好的电致变色材料被证 明是可行的；越来越多的研究成果均表明这一思路必将开启电致变色材料研究领域的新热 潮。基于此，本专利技术立足开发结构特殊的复合型电致变色材料，经过结构的改变充分提高复 合材料的综合性能，使得所制备的电致变色材料性能更佳优异。
技术实现思路
本专利技术提供，该方法所制备的复合 电致变色材料相对于现有无机电致变色材料或导电聚合物电致变色材料具有更加优异的 综合性能。本专利技术技术方案如下，如图1所示，包括以下步骤步骤1 在ITO玻璃导电层表面铺展一层直径在600nm-l μ m的聚苯乙烯(PS)球。步骤2 采用电化学沉积工艺在ITO玻璃导电层表面的聚苯乙烯球间隙沉积能够 热分解成无机电致变色材料的氢氧化物。步骤3 采用甲苯浸泡的方式去除聚苯乙烯球，并采用热处理方式使得沉积的氢 氧化物分解成氧化物，从而在ITO玻璃导电层表面形成柱状纳米无机电致变色材料。步骤4 采用电化学沉积工艺在ITO玻璃导电层表面的柱状纳米无机电致变色材 料间隙沉积导电聚合物电致变色材料，得到有机-无机复合电致变色材料。上述技术方案中，步骤2中所述能够热分解成无机电致变色材料的氢氧化物为氢 氧化钴，步骤3中氢氧化物分解成的氧化物为Co304。，如图2所示，包括以下步骤3步骤1 在ITO玻璃导电层表面铺展一层直径在600nm-l μ m的聚苯乙烯(PS)球。步骤2 采用电化学沉积工艺在ITO玻璃导电层表面的聚苯乙烯球间隙沉积无机 氧化物电致变色材料。步骤3 采用甲苯浸泡的方式去除聚苯乙烯球，从而在ITO玻璃导电层表面形成柱 状纳米无机氧化物电致变色材料。步骤4 采用电化学沉积工艺在ITO玻璃导电层表面的柱状纳米无机氧化物电致 变色材料间隙沉积导电聚合物电致变色材料，得到有机-无机复合电致变色材料。上述技术方案中，步骤2中所述无机氧化物为W03。上述两个技术方案中，所述导 电聚合物电致变色材料为PEDOT (聚3，4-乙烯二氧噻吩)。本专利技术主要是通过附着有PS球的ITO玻璃先电化学沉积氧化物电致变色材料，由 于PS球的缘故，本专利技术中所制备的氧化物电致变色材料不会像通常不做任何处理的ITO玻 璃上的形貌一样，而是大部分的氢氧化物(或氧化物)会沉积在PS球间隙中，形成柱状纳 米结构；然后将其充分浸泡在甲苯中以去除ITO上的PS球，最后将已经去除PS球并附着有 氢氧化物材料的ITO在氧气氛的保护下煅烧即可得到无机氧化物电致变色材料；然后采用 电化学沉积工艺在柱状纳米无机电致变色材料间隙沉积导电聚合物电致变色材料，即可得 到有机-无机复合电致变色材料。本专利技术基于聚苯乙烯牺牲层工艺及电化学沉积工艺，将无机电致变色材料和导电 聚合物电致变色材料巧妙地复合在一起，所得到的复合电致变色材料能够综合导电聚合物 电致变色材料和无机电致变色材料的性能优势，从而体现出单纯无机电致变色材料或导电 聚合物电致变色材料不可比拟的综合性能。附图说明图1为本专利技术提供的有机-无机复合电致变色材料的一种制备流程图。图2为本专利技术提供的有机-无机复合电致变色材料的另一种制备流程图。 图3为自制的PS球SEM图。图4为PS球旋涂在ITO玻璃上的SEM图。图5为本专利技术提供的WO3-PEDOT复合电致变色材料的循环伏安曲线。图6为本专利技术提供的WO3-PEDOT复合电致变色材料的“i_t”曲线。图7为本专利技术提供的Co3O4-PEDOT复合电致变色材料的电致变色复合材料的循环 伏安曲线。图8为本专利技术提供的Co3O4-PEDOT复合电致变色材料的电致变色复合材料的“ i_t” 曲线。具体实施例方式PS球的制备取干净的三口瓶，用量筒量取5ml的去离子水置于其中，然后分别称取1.5g PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、0. 3g AIBN(偶氮二异丁腈，经重结晶后)、5g苯乙烯(经进一步提 纯)、22. 5g无水乙醇并搅拌，氮气保护30min除去三口瓶中的空气，再加热到70°C并搅拌 1.5h。然后加入5g苯乙烯(经进一步提纯)、22.5g无水乙醇、0.4g MTC(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)、继续反应24h即可。PS球(PS球的直径在600nm-l μ m，图；3)乳浊液制 备完成后备用。PS球的旋涂PS球的旋涂使用的是SC-IB型勻胶机(北京创世威纳科技有限公司)，具体旋涂 过程是将制备得到的PS乳浊液铺满在干净的ITO玻璃的导电面，开启真空泵，使得基片紧 紧地吸附在勻胶机的底座上，设定旋涂时的参数为7000r/min持续60s即可(图4)。具体实例ITO玻璃的清洗及铜片的打磨实验中所使用的ITO玻璃来自深圳市乐天宏创电子科技有限公司，方阻为15欧/ 口。实验前首先将ITO玻璃裁成2cmX4cm大小，然后按先后顺序依次在去离子水、无水乙 醇中超声清洗60min，清洗完成后放置在盛有无水乙醇的广口瓶中备用，实验中ITO玻璃即 取即用，并用吹风机吹干。铜片采用与ITO玻璃相同形状大小，买来后先用硫酸去除表面的氧化物，再用砂 纸打磨掉表面一层(每次实验中均会采用砂纸打磨一次)，在去离子水中、无水乙醇依次超 声，取出后吹干备用。实例具体过程实例1 =Co3O4-PEDOT复合电致变色材料制备将自制的PS球乳浊液经勻胶机旋涂在ITO玻璃的导电层的表面上，晾干备用即可。四氧化三钴的制备是先电化学沉积氢氧化钴，然后经煅烧所得，最后是和PEDOT 复合，具体过程分成以下三部分(1)氢氧化钴的制备量取一定量去离子水放入干净的烧杯中，然后称取Co (NO3)2 ·6Η20质量为0. 59g随 即放入盛有去离子水的烧杯中搅拌均勻，最后再称取CH3COONa质量为0. 82g放入烧杯中搅 拌均勻即可。本实验采用电化学工作站(型号CHI660C，下同)进行电化学沉积，实验中使用的 是恒电位沉积。将打磨过的铜片、附着有PS球的ITO玻璃和Ag/AgCl的饱和KCl溶液电极 分别接在电化学工作站的对电极、工作电极和参比电极；相关的参数设置如下电压1. 0V, 实验时间lOmin，然后开始实验，直到反应结束，将所得的样品在去离子水中漂洗几次晾干 备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机－无机复合电致变色材料的制备方法，包括以下步骤：步骤１：在ＩＴＯ玻璃导电层表面铺展一层直径在６００ｎｍ－１μｍ的聚苯乙烯球；步骤２：采用电化学沉积工艺在ＩＴＯ玻璃导电层表面的聚苯乙烯球间隙沉积能够热分解成无机电致变色材料的氢氧化物；步骤３：采用甲苯浸泡的方式去除聚苯乙烯球，并采用热处理方式使得沉积的氢氧化物分解成氧化物，从而在ＩＴＯ玻璃导电层表面形成柱状纳米无机氧化物电致变色材料；步骤４：采用电化学沉积工艺在ＩＴＯ玻璃导电层表面的柱状纳米无机氧化物电致变色材料间隙沉积导电聚合物电致变色材料，得到有机－无机复合电致变色材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾春阳，涂亮亮，翁小龙，邓龙江，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90