一种新型电致变色可调反射镜及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种新型电致变色可调反射镜，所述反射镜包括：第一衬底，所述第一衬底上依次沉积有导电层和氧化钨膜层；第二衬底，所述第二衬底上依次沉积有导电层、反射层和金属有机骨架材料膜层；密封材料，其基本沿周向设置在所述第一衬底和第二衬底的外周区域之间，以将所述第一衬底和第二衬底密封地相互结合并限定一空腔；及电解质，其设置在所述空腔中，并与氧化钨膜层和金属有机骨架材料膜层接触。本发明专利技术的新型电致变色可调反射镜，解决了WO

【技术实现步骤摘要】
一种新型电致变色可调反射镜及其制作方法
本专利技术涉及电致变色的
，尤其涉及一种新型电致变色可调反射镜及其制作方法。
技术介绍
一个标准的电致变色器件有五层叠加层，分别为透明导电层、电致变色层、离子传导层、离子存储层(也可以是与前一种电致变色层的极性相反的电致变色层)和另一透明导电层，由一个透明衬底支撑，或置于两个这样的衬底之间。光学功能源于电致变色膜，当位于中间的电解质的离子被吸收或释放时，就可改变其光吸收和光透过特性。若离子半径很小(如Li+或H+)，那么在离子导体中和在电致变色/离子导体界面的嵌入/脱嵌比较自由。氧化钨(WO3)作为一种最早发现的过渡金属氧化物阴极电致变色材料，金属离子的电子层结构不稳定，在外加电场条件下，离子价态容易发生转变，呈现出不同价态共存。当质子(H+)或其他小的传导阳离子(如Li+,Na+,Al3+)嵌入其中时就会转变成深蓝色。这样的特点使其具有极其优异的着色效率和电化学稳定性，被认为是最具产业化前景的阴极着色无机材料之一。对于WO3基互补型电致变色器件，由于现有对电极(也被称作为离子存储层或者阳极电致变色层)材料多采用氧化镍(NiO)和氧化铱(IrO2)等过渡金属氧化物材料，其电容普遍偏低，使得电致变色器件电容不匹配和电荷失去平衡，从而导致无法获得高性能、高稳定和多功能化WO3基电致变色器件，这大大限制了WO3电极材料在电致变色技术中的应用。基于此，本专利专利技术了MOF有机-无机杂化材料离子存储层，并且，通过器件集成创新设计，研制一种新型电致变色可调反射镜，提高了器件性能和稳定性，拓展了WO3基的电致变色器件应用。
技术实现思路
鉴于以上现有技术的不足之处，本专利技术提供了一种新型电致变色可调反射镜，以解决现有WO3基互补型电致变色器件电容不匹配和电荷失衡等问题，提高WO3基互补型电致变色器件的性能稳定性，进一步拓展了WO3基的电致变色器件应用。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种新型电致变色可调反射镜，所述反射镜包括：第一衬底，所述第一衬底上依次沉积有导电层和氧化钨膜层；第二衬底，所述第二衬底上依次沉积有导电层、反射层和金属有机骨架材料膜层；密封材料，所述密封材料基本沿周向设置在所述第一衬底和第二衬底的外周区域之间，以将所述第一衬底和第二衬底密封地相互结合并限定一空腔；及电解质，所述电解质设置在所述空腔中，并与氧化钨膜层和金属有机骨架材料膜层接触。本专利技术第一衬底和第二衬底上分别沉积有不同的薄膜材料，使得反射镜构成了基于氧化钨电极的互补型电致变色器件；该互补型电致变色器件是指两个电极薄膜互为对方的离子储存层或反电极,且具有电荷互补和颜色互补特性的器件。优选地，所述氧化钨膜层的厚度为100～800nm。优选地，所述反射层为银、金、铂中的至少一种。优选地，所述金属有机骨架材料是以二甲基咪唑作为有机配体，与Co、Mn、Fe和Ni中的至少一种金属离子通过配位键自组装形成的有机-无机杂化材料。金属-有机骨架材料(Metal-OrganicFrameworks，简称MOF)：指过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料。它具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点。对于WO3阴极电致变色电极而言，离子存储层或者阳极电致变色电极被称作为对电极，单一无机材料或者单一有机材料难以满足高性能电致变色器件的多功能应用。本申请以有机-无机杂化的金属有机骨架材料作为离子存储层或者阳极电致变色电极，有效解决了现有WO3基互补型电致变色器件电容不匹配和电荷失衡等问题，提高WO3基互补型电致变色器件的性能稳定性，进一步拓展了WO3基的电致变色器件应用。优选地，所述金属有机骨架材料膜层的厚度为2～20μm。优选地，所述电解质为锂离子基无水电解质。更优选地，所述电解质由碳酸丙烯脂、高氯酸锂和醋酸复配组成。本专利技术电解质基于锂离子电解质体系，可协同引入的金属有机骨架材料膜层，即MOF有机-无机杂化材料，进一步改善了WO3基的电致变色器件循环性能稳定性。优选地，所述电解质中锂离子摩尔浓度为0.1～1mol/L。本专利技术的另外一个方面是提供一种如上述的新型电致变色可调反射镜的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：S1第一衬底及其膜层制备：提供第一衬底并在第一衬底上通过磁控溅射方法沉积导电的金属氧化物，得到带有导电层的第一衬底；再在所述导电层上通过电子束蒸发法或磁控溅射法制备得到氧化钨膜层；S2第二衬底及其导电反射膜层制备：提供第二衬底并在第二衬底上通过磁控溅射方法沉积导电的金属氧化物，得到带有导电层的第二衬底；再在所述导电层上通过磁控溅射方法沉积反射层；S3第二衬底金属有机骨架材料膜层制备：首先，配制金属有机骨架材料膜层前驱体溶液；其次，以步骤S2得到的第二衬底为工作电极，铂片为对电极，饱和AgCl电极为参比电极，所述金属有机骨架材料膜层前驱体溶液为电解液，在-2～-6V下恒电位沉积1～10min；冲洗、烘干后，得到沉积有金属有机骨架材料膜层的第二衬底；S4成品制作：将步骤S1制备得到的第一衬底和S3制备得到的第二衬底，通过密封材料沿所述第一衬底和第二衬底的外周区域进行粘结，并限定一空腔，在所述空腔中真空灌注电解质，封胶后，得到所述新型电致变色可调反射镜。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的新型电致变色可调反射镜，在基于Li+电解质体系，引入MOF有机-无机杂化材料，解决了现有WO3互补型电致变色器件电容不匹配和电荷失衡问题，从而改善了WO3基的电致变色器件性能稳定性。本专利技术通过MOF有机-无机杂化材料离子存储层制备工艺，并且通过器件集成创新设计，研制出一种新型电致变色可调反射镜，进一步拓展了WO3基的电致变色器件应用。附图说明图1a为本专利技术实施例1玻璃基片上ZIF-67/Ag/ITO,Ag/ITO和ITO的XRD图；图1b为本专利技术实施例1玻璃基片上ZIF-67/Ag/ITO的SEM图；图1c为本专利技术实施例1中ZIF-67的FTIR图谱；图1d为本专利技术实施例1中Co2p的XPS图谱；图2a为本专利技术实施例1基于MOF-WO3的互补型电致变色可调反射镜在650nm波长下的原位反射光谱图(0.0V/-1.0V，每个周期100s/40s)；图2b为本专利技术实施例1在0.0V电压下持续100s和-1.0V电压下持续40s后撤去电压的器件原位反射光谱图；图2c为本专利技术实施例1含有MOF层和对比例1不含MOF层的器件的原位反射光谱对比图；图2d为本专利技术实施例1原位光密度和电荷密度的关系图；图2e为本专利技术实施例1器件在0.05V/s的扫描速率下第10个，第20个，第50个，第80个和第100个周期的循环伏安图(CV)；图2f为本专利技术实施例1器件开路电压随时间变化曲线。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型电致变色可调反射镜，其特征在于，所述反射镜包括：/n第一衬底，所述第一衬底上依次沉积有导电层和氧化钨膜层；/n第二衬底，所述第二衬底上依次沉积有导电层、反射层和金属有机骨架材料膜层；/n密封材料，所述密封材料基本沿周向设置在所述第一衬底和第二衬底的外周区域之间，以将所述第一衬底和第二衬底密封地相互结合并限定一空腔；及/n电解质，所述电解质设置在所述空腔中，并与氧化钨膜层和金属有机骨架材料膜层接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型电致变色可调反射镜，其特征在于，所述反射镜包括：
第一衬底，所述第一衬底上依次沉积有导电层和氧化钨膜层；
第二衬底，所述第二衬底上依次沉积有导电层、反射层和金属有机骨架材料膜层；
密封材料，所述密封材料基本沿周向设置在所述第一衬底和第二衬底的外周区域之间，以将所述第一衬底和第二衬底密封地相互结合并限定一空腔；及
电解质，所述电解质设置在所述空腔中，并与氧化钨膜层和金属有机骨架材料膜层接触。


2.如权利要求1所述的新型电致变色可调反射镜，其特征在于，所述氧化钨膜层的厚度为100～800nm。


3.如权利要求1所述的新型电致变色可调反射镜，其特征在于，所述反射层为银、金、铂中的至少一种。


4.如权利要求1所述的新型电致变色可调反射镜，其特征在于，所述金属有机骨架材料是以二甲基咪唑作为有机配体，与Co、Mn、Fe和Ni中的至少一种金属离子通过配位键自组装形成的有机-无机杂化材料。


5.如权利要求1所述的新型电致变色可调反射镜，其特征在于，所述金属有机骨架材料膜层的厚度为2～20μm。


6.如权利要求1所述的新型电致变色可调反射镜，其特征在于，所述电解质为锂离子基无水电解质。


7.如权利要求1所述的新型电致变色可调反射镜，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪亮，曹鸿涛，王坤，王振华，曹贞虎，胡珊珊，
申请(专利权)人：宁波祢若电子科技有限公司，中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33