一种锌离子驱动二氧化钛电致变色器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电致变色器件技术领域，更具体的说，涉及一种锌离子驱动二氧化钛电致变色器件及其制备方法。器件为钨掺杂二氧化钛纳米晶薄膜/锌片/钨掺杂二氧化钛纳米晶薄膜的三明治结构，构筑了锌基电致变色器件，器件性能优异。制备方法，包括钨掺杂二氧化钛溶液的制备；形成钨掺杂二氧化钛薄膜(6)，封装；将硫酸锌电解液注入所述容纳空间内。硫酸锌电解液中的锌离子在电场驱动下，嵌入/脱出钨掺杂二氧化钛薄膜，从而实现器件变色功能，工艺简单。工艺简单。工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
一种锌离子驱动二氧化钛电致变色器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电致变色器件
，更具体的说，涉及一种锌离子驱动二氧化钛电致变色器件及其制备方法。
技术背景
[0002]电致变色是指材料在电场作用下，通过电解质离子(如Li
+
，H
+
，Al
3+
等)嵌入/脱出材料从而发生氧化还原反应改变其颜色或光学性质的现象。利用电致变色颜色及透明度的可逆变化特征，电致变色器件已经开始在电子显示器、防眩光后视镜以及节能智能窗户等领域展现出重要的应用前景。
[0003]现有技术中，电致变色通常以Li
+
/H
+
电解液作为主要电解质，但锂基电致变色器件的处理需要非常严格的环境条件，这些物质通常有毒，制备成本高，而且地壳中的锂储量有限阻碍了其大规模应用，而H
+
具有较强的腐蚀性，会严重限制电致变色材料及器件的耐候性。相对于Li
+
，储量更丰富的多价金属离子如Mg
2+
、Al
3+
、Zn
2+
得到了广泛的关注。二氧化钛(TiO2)是一种典型的阴极电致变色材料，其地球储量丰富，化学稳定性好。然而到目前为止，还未见关于Zn离子驱动二氧化钛电致变色及其器件的报道，开发Zn离子驱动的二氧化钛电致变色材料以及构建安全低成本电致变色器件具有显著的科学意义和巨大的应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术至少解决上述技术问题之一。r/>[0005]本专利技术所要解决的技术问题至少是公开一种锌离子驱动二氧化钛电致变色器件及其制备方法，该电致变色器件结构简单，可实现电致变色功能。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种锌离子驱动二氧化钛电致变色器件，包括第一导电玻璃和第二导电玻璃，还包括第一导电箔、第二导电箔和锌片；所述第一导电玻璃和第二导电玻璃的导电面上均涂覆有钨掺杂二氧化钛薄膜；所述第一导电箔固定在所述第一导电玻璃的导电面外围，所述第二导电箔固定在所述第二导电玻璃的导电面外围；所述锌片具有穿槽，所述第一导电箔背离第一导电玻璃的一侧通过第一绝缘密封胶贴合在锌片的一侧，所述第二导电箔背离第二导电玻璃的一侧通过第二绝缘密封胶贴合在锌片的另一侧，所述穿槽位于第一导电玻璃和第二导电玻璃之间，所述穿槽处形成容纳电解液的容纳空间，所述容纳空间内注有硫酸锌电解液。
[0007]采用上述结构后，至少具有如下优点：在对器件通电后，例如锌片接正极，导电箔接负极，接入不同偏压的电后，硫酸锌电解液中的锌离子在电场驱动下，Zn离子嵌入/脱出钨掺杂二氧化钛薄膜，致使薄膜的光透过率变化，着色不同，也就是说实现器件变色的功能。该器件结构简单，即钨掺杂二氧化钛薄膜/锌片/钨掺杂二氧化钛薄膜的三明治结构，就构筑了锌基电致变色器件，降低生产成本。锌离子为多价离子，提供更高的着色效率，因为每个多价金属离子注入材料的电子数比Li
+
或任何其他单价离子多，在需要相同电荷的情
况下，多价离子嵌入更少，更有利于循环使用。
[0008]优选的，所述钨掺杂二氧化钛薄膜中钨/钛的摩尔比为0～20％。在这个比例范围内，钨掺杂二氧化钛薄膜的变色范围更宽，可调谐性能更好。
[0009]本申请还公开了上述的锌离子驱动二氧化钛电致变色器件的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1.钨掺杂二氧化钛溶液的制备；该步骤制备的钨掺杂二氧化钛溶液为稳定的胶体溶液状态，适合溶液加工处理；
[0011]S2.将钨掺杂二氧化钛溶液涂覆在第一导电玻璃和第二导电玻璃的导电面上，之后加热使其形成钨掺杂二氧化钛薄膜；
[0012]S3.将第一导电箔固定在所述第一导电玻璃的导电面外围，第二导电箔固定在所述第二导电玻璃的导电面外围；
[0013]S4.将第一导电箔背离第一导电玻璃的一侧通过第一绝缘密封胶贴合在锌片的一侧，第二导电箔背离第二导电玻璃的一侧通过第二绝缘密封胶贴合在锌片的另一侧，穿槽位于第一导电玻璃和第二导电玻璃之间，所述穿槽处形成容纳电解液的容纳空间；
[0014]S5.将硫酸锌电解液注入所述容纳空间内。
[0015]优选的：所述步骤S1包括：
[0016]S1-1.Ti前驱体溶液的配备：将钛化合物和十八烯混合在惰性气体氛围下加热，形成Ti前驱体溶液；
[0017]S1-2.将钨化合物、油酸、油胺、十八烯、氟化合物、十八醇以及步骤S1-1形成的Ti前驱体溶液混合加入到反应容器中，在真空氛围下搅拌并加热；反应容器具体可以是三颈瓶等。
[0018]S1-3.将步骤S2中得到的溶液冷却，然后加入正己烷和丙酮，直到出现絮状物；提取该絮状物，将其溶解在甲苯中，即获得钨掺杂二氧化钛溶液。
[0019]与现有技术相比，本申请的优点在于：
[0020]1.本方法首次实现二氧化钛在锌离子驱动下实现电致变色。
[0021]2.实现锌离子驱动二氧化钛电致变色器件的材料为钨掺杂二氧化钛薄膜为纳米晶材料。
[0022]3.通过氟化物辅助方法制备了钨掺杂二氧化钛纳米晶，该方法制备的二氧化钛尺寸分布均一，为锐钛矿结构。
[0023]4.本专利技术所获得钨掺杂二氧化钛溶液为纳米晶结构，且是稳定的胶体溶液状态，适合溶液加工处理。
[0024]5.采用钨掺杂二氧化钛纳米晶薄膜/锌片/钨掺杂二氧化钛纳米晶薄膜的三明治结构，构筑了锌基电致变色器件，器件性能优异。
附图说明
[0025]图1为本申请的锌离子驱动二氧化钛电致变色器件的结构示意图。
[0026]图2为本申请的锌离子驱动二氧化钛电致变色器件的分体结构示意图。
[0027]图3为本申请的锌离子驱动二氧化钛电致变色器件的截面示意图。
[0028]图4为实施例一至五所制得的钨掺杂二氧化钛溶液进行X射线衍射图谱(XRD)。
[0029]图5为实施例一所制得的钨掺杂二氧化钛溶液的样品的透射电子显微镜(TEM)图。
[0030]图6为实施例二所制得的钨掺杂二氧化钛溶液的样品的透射电子显微镜(TEM)图。
[0031]图7为实施例三所制得的钨掺杂二氧化钛溶液的样品的透射电子显微镜(TEM)图。
[0032]图8为实施例四所制得的钨掺杂二氧化钛溶液的样品的透射电子显微镜(TEM)图。
[0033]图9为实施例五所制得的钨掺杂二氧化钛溶液的样品的透射电子显微镜(TEM)图。
[0034]图10为实施例一至五所制得的不同钨掺杂含量的二氧化钛薄膜循环伏安曲线图。
[0035]图11是不同钨掺杂含量的二氧化钛薄膜在0V-1.3V偏压下着色和褪色状态的UV-vis透过率光谱图。
[0036]图12是实施例五所制得的电致变色器件在0V-1.3V偏压下着色和褪色状态的UV-vis透过率光谱图。
[0037]图13是实施例五所制得的电致变色器件在550nm波长下透过率随时间变化图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌离子驱动二氧化钛电致变色器件，包括第一导电玻璃(1)和第二导电玻璃(2)，其特征在于，还包括第一导电箔(3)、第二导电箔(4)和锌片(5)；所述第一导电玻璃(1)和第二导电玻璃(2)的导电面上均涂覆有钨掺杂二氧化钛薄膜(6)；所述第一导电箔(3)固定在所述第一导电玻璃(1)的导电面外围，所述第二导电箔(4)固定在所述第二导电玻璃(2)的导电面外围；所述锌片(5)具有穿槽(7)，所述第一导电箔(3)背离第一导电玻璃(1)的一侧通过第一绝缘密封胶(8)贴合在锌片(5)的一侧，所述第二导电箔(4)背离第二导电玻璃(2)的一侧通过第二绝缘密封胶(9)贴合在锌片(5)的另一侧，所述穿槽(7)位于第一导电玻璃(1)和第二导电玻璃(2)之间，所述穿槽(7)处形成容纳电解液的容纳空间，所述容纳空间内注有硫酸锌电解液。2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述钨掺杂二氧化钛薄膜(6)中钨/钛的摩尔比为0～20％。3.一种如权利要求1所述的锌离子驱动二氧化钛电致变色器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.钨掺杂二氧化钛溶液的制备；S2.将钨掺杂二氧化钛溶液涂覆在第一导电玻璃(1)和第二导电玻璃(2)导电玻璃的导电面上，之后加热使其形成钨掺杂二氧化钛薄膜(6)；S3.将第一导电箔(3)固定在所述第一导电玻璃(1)的导电面外围，第二导电箔(4)固定在所述第二导电玻璃(2)的导电面外围；S4.将第一导电箔(3)背离第一导电玻璃(1)的一侧通过第一绝缘密封胶(8)贴合在锌片(5)的一侧，第二导电箔(4)背离第二导电玻璃(2)的一侧通过第二绝缘密封胶(9)贴合在锌片(5)的另一侧，穿槽(7)位于第一导电玻璃(1)和第二导电玻璃(2)之间，所述穿槽(7)处形成容纳电解液的容纳空间；S5.将硫酸锌电解液注入所述容纳空间内。4.根据权利要求3所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹盛，梁艺，邹炳锁，赵家龙，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：