[发明专利]可见-近红外双频调制的单相电致变色薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可见‑近红外双频调制的单相电致变色薄膜，以钠钙玻璃为基板，在基板上覆盖有铌、氟共掺杂二氧化钛的纳米晶薄膜。该薄膜具有较好的双频调制电致变色特性，能够解决当前复相电致变色材料结构相对复杂，成本相对高的问题。其制备方法为：步骤1，配制含Ti‑Nb‑F元素的复合溶胶G；步骤2，提拉制备凝胶薄膜；步骤3，将铌、氟共掺杂二氧化钛的纳米晶凝胶膜基片放置于真空炉中于400～500℃下退火处理60分钟，得到可见‑近红外双频调制的单相电致变色薄膜。该方法能够大面积制膜、适合于产业化量产。

技术领域

本发明属于电致变色薄膜制备技术领域，具体涉及一种可见-近红外双频调制的单相电致变色薄膜；本发明还涉及该种电致变色薄膜的制备方法。

背景技术

二氧化钛是一种典型的阴极电致变色材料，在外加驱动电压的作用下，该材料可呈现出可逆变化的现象，在电致变色灵巧窗、电子纸领域有重要应用价值。目前国内也有相关专利，比如2012.07.18公开的申请号为201210086783.0的专利提出了一种纯金红石相二氧化钛电致变色膜层的微弧氧化制备方法，采用微弧氧化制备的电致变色膜层为纯金红石相二氧化钛，在含氢离子的溶液中实现电致变色，并且具有很好的耐磨性，可以生成高耐磨，厚度很高的变色膜层，具有很好的应用前景。2018.08.17公开的申请号为201810333908.2的专利提出了一种WO₃/TiO₂多孔电致变色玻璃膜的制备方法，采用浸渍提拉法制备的WO₃/TiO₂多孔电致变色玻璃膜具有良好的电致变色性能，无污染。但这些专利制备的电致变色薄膜均不具备可见-近红外双频调制特性。然而，将局域表面等离子体振动效应引入电致变色薄膜，可以获得可见-近红外双频调制的电致变色材料。比如2012.07.24公开的申请号为201280036901.5的专利提出了一种电致变色的纳米复合薄膜，所镀薄膜由过渡金属氧化物与宽禁带半导体复合而成；2018.08.24公开的申请号为201810111317.0的专利提出了一种纳米ITO点阵/光栅均匀有序分布在非晶WO₃薄膜中的高性能双频独立调制变色薄膜的制备。虽然这些薄膜均具有可见-近红外双频调制特性，但它们大都为复相材料，结构复杂，制备难度高，因此，选择一种具有双频调制能力的单相电致变色薄膜，并研究其制备方法，进而达到简化结构、降低成本的目的成为目前电致变色领域亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可见-近红外双频调制的单相电致变色薄膜，该薄膜具有较好的双频调制电致变色特性，能够解决当前复相电致变色材料结构相对复杂，成本相对高的问题。

本发明的另一个目的是提供一种可见-近红外双频调制的单相电致变色薄膜的制备方法，该方法能够大面积制膜、适合于产业化量产。

本发明所采用的技术方案是：可见-近红外双频调制的单相电致变色薄膜，以钠钙玻璃为基板，在基板上覆盖有铌、氟共掺杂二氧化钛的纳米晶薄膜。

本发明的特征在于，

铌、氟共掺杂二氧化钛的纳米晶薄膜中铌：氟：钛原子比为0.03～0.06：0.02：1，二氧化钛纳米晶尺度为5～15nm，纳米晶薄膜中平均晶粒间隙为2～10nm，膜厚为300～400nm，载流子浓度为10²¹～10²²个/cm³。

本发明所采用的另一种技术方案是：可见-近红外双频调制的单相电致变色薄膜的制备方法，具体步骤如下：

步骤1，配制含Ti-Nb-F元素的复合溶胶G；

步骤1.1，配制含Nb元素的溶胶C：其配制过程为，将氯化铌与甲醇混合，室温搅拌1小时，得到溶胶A，将乙酰丙酮与甲醇混合，室温搅拌30分钟，得到溶液B，将溶胶A与溶液B混合，再加入丙烯酸，2到3小时后，获得澄清溶胶C；