[发明专利]无机有机电致变色复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电致变色薄膜的制备方法，特别涉及一种无机有机电致变色复合膜的制备方法。

背景技术

电致变色是指在外加电压或电场的作用下，材料的颜色或透明度的稳定的可逆变化。电致变色薄膜具有工作电压低、能耗小、环保、视觉大、有记忆功能、工作范围宽、易于大面积制作等优点，在显示器件、调光玻璃、信息存储等领域有着广泛的应用前景。电致变色薄膜可分为无机电致变色薄膜(如WO₃、NiO₂、MoO₃、V₂O₅等)和有机电致变色薄膜两大类。有机电致变色薄膜虽然具有色彩丰富、响应时间短的优点，但其耐候性差、稳定性差、寿命短，无机有机电致变色复合膜不仅保留了有机电致变色薄膜的优点，而且结合了无机电致变色膜使用稳定性好、寿命长的优点，取长补短。无机有机电致变色复合膜的制备方法决定无机与有机材料之间的结合方式，两者之间结合是否均匀，直接影响到电致变色复合膜的使用性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无机有机电致变色复合膜的制备方法，以有机电致变色薄膜为基础，结合无机电致变色薄膜的优点，提高有机电致变色材料的稳定性及寿命。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

无机有机电致变色复合膜的制备方法，包括以下步骤：

第一步，制备SiO₂纳米或亚微米球；

第二步，制备聚苯乙烯球体颗粒；

第三步，将粒径比为D_SiO2∶D_聚苯乙烯＝5～8∶1的两种球体颗粒按质量比为m_SiO2∶m_聚苯乙烯＝10～20∶1分别进行称取，然后分别将两种球体颗粒超声分散于有机溶剂中，超声时间为2～3h，将两悬浮液混合后继续超声2～3h，得到混合悬浮液，其颗粒的质量分数为1％～2％，其中：D_SiO2表示SiO₂的直径，D_聚苯乙烯表示聚苯乙烯的直径，m_SiO2表示SiO₂的质量，m_聚苯乙烯表示聚苯乙烯的质量；

第四步，将基底垂直浸入已放置平稳的混合悬浮液中，在40～50℃下真空干燥，待溶液完全蒸发后，在基底表面生长出一层双尺寸胶体晶体；

第五步，将双尺寸胶体晶体浸入质量浓度为2％～3％的氢氟酸溶液中12～24h以去除SiO₂，清洗干燥后即获得非密堆反蛋白石聚苯乙烯胶体晶体；

第六步，将钨粉与柠檬酸分别溶于质量浓度为25～28％氨水中，氨水以能溶解钨粉与柠檬酸为准，按照钨粉与柠檬酸的摩尔比为1∶1.5～2.5的比例，将钨粉的氨水溶液与柠檬酸的氨水溶液混合，然后加入无水乙醇和聚乙二醇，无水乙醇与氨水总量的体积比为1∶1～2，聚乙二醇为柠檬酸质量的1/3～1/2，搅拌溶解，再用氨水调节溶胶的PH为5～7配成前驱物，前驱物在80～90℃水浴蒸发直至得到湿凝胶，将非密堆反蛋白石聚苯乙烯胶体晶体垂直浸入湿凝胶中30～60min，提拉成膜，然后在130～140℃条件下干燥，再经400～500℃煅烧3～5h以除去聚苯乙烯同时获得以氧化钨形成的非密堆蛋白石结构膜；

第七步，将所得非密堆蛋白石结构膜浸入含有苯胺与邻苯二胺的盐酸溶液中，所述盐酸溶液中苯胺浓度为0.2～0.3mol/L，苯胺与邻苯二胺摩尔比为1∶1～0.8，苯胺与第六步中钨粉的摩尔比为2～3∶1，然后加入过硫酸胺，使盐酸溶液中过硫酸胺的浓度为0.25～0.3mol/L，30～80℃反应2～24h，提拉成膜常温干燥即获得无机有机电致变色复合膜。

其中，

所述第一步制备SiO₂纳米或亚微米球按照以下步骤实现：

首先，将正硅酸乙酯溶于a份的无水乙醇配置成溶液A；

其次，将正硅酸乙酯体积1～5倍的质量浓度为25％～28％的氨水溶于b份的无水乙醇配置成溶液B，a∶b＝1∶1～2；

然后，将溶液A置于磁力搅拌设备中，在不停搅拌下将溶液B加入溶液A中，混合液中正硅酸乙酯的浓度为0.4～0.6mol/L，反应22h后，分离沉淀，离心洗涤后于50～60℃干燥，得到SiO₂纳米或亚微米球。

所述第二步中制备聚苯乙烯球体颗粒按照以下步骤实现：