[发明专利]一种钒掺杂的三氧化钨电致变色薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钒掺杂三氧化钨电致变色膜，具体涉及一种低成本钒掺杂的WO₃电致变色薄膜的制作方法。

背景技术

随着社会和科技的不断发展进步，能源和环境问题越来越受到关注。电致变色材料以其功能性和节能性的突出特点走入人们视线。例如，电致变色智能窗(Smart Window)可以通过调节外加电压以改变光的透过率，调节建筑物内的光线的亮暗程度和热量，从而降低因制冷带来的能耗和电气照明的能耗，以更低的能耗获得舒适的室内环境，广泛应用于节能建筑领域和汽车玻璃等领域。电致变色薄膜以其节能的特性，符合低碳生活、绿色经济的理念，具有广阔的发展前景。广泛作为电致变色材料的WO₃因其性能的优越性引起了人们的广泛关注，利用V掺杂WO₃制备电致变色薄膜可提升电致变色性能，本发明利用可溶性的含V和W的多酸作为V掺杂WO₃的前驱体，通过进一步的高温热解制备V掺杂WO₃电致变色薄膜。

发明内容

本发明目的是提供一种钒掺杂的三氧化钨电致变色薄膜及其制备方法，应用电沉积和热分解的方法，利用磷钨钒多酸盐制备出一种制备工艺简单、绿色环保、应用范围广、变色性能稳定、调光效果好、着色和褪色响应较快的电致变色薄膜。

本发明采用的技术方案为：

一种钒掺杂的三氧化钨电致变色薄膜的制备，是利用含有固定比例的钒钨可溶性多酸盐作为V掺杂的WO₃电致变色薄膜的前驱体；承载最终V掺杂WO₃的基底为带有TiO₂层的导电玻璃；钒钨可溶性多酸盐与TiO₂薄层通过电沉积方法结合；利用一段时间的热处理使多酸盐转变为相应的氧化物。

一种钒掺杂的三氧化钨电致变色薄膜，制备方法如下：

1)在FTO玻璃上制备TiO₂薄膜基底层；

2)制备含V和W的多酸盐；

3)将含V和W的多酸盐配置成浓度为10^-3mol L^-1数量级的水溶液，并用HCl调节pH值为1～3；

4)利用电化学方法将含V和W的多酸盐沉积到步骤1)制备的带有TiO₂薄膜基底层的FTO玻璃上；

5)将电沉积后的导电基片取出，用去离子水，乙醇冲洗，热风吹干，随后置于马弗炉中，于空气气氛下进行高温烧结；自然冷却到室温，即可得到相应的钒掺杂的WO₃电致变色薄膜。

所述的一种钒掺杂的三氧化钨电致变色薄膜，步骤1)具体为，利用丝网印刷方法在FTO玻璃上印制TiO₂基底层，TiO₂的颗粒大小为16～20nm，基底层的厚度为2～3微米，随后进行450℃空气气氛烧结30min，即得带有TiO2薄膜基底层的FTO玻璃。

所述的一种钒掺杂的三氧化钨电致变色薄膜，步骤2)的含V和W的多酸盐为K₄[PVW₁₁O₄₀]·2H₂O(简称为PW₁₁V)，K₅[PV₂W₁₀O₄₀]·3H₂O(简称为PW₁₀V₂)、K₆[PV₃W₉O₄₀]·4H₂O(简称为PW₉V₃)中的一种或两种以上组合。