[发明专利]一种缺氧型氧化钨/聚吡咯核壳纳米线阵列电致变色薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种缺氧型氧化钨/聚吡咯核壳纳米线阵列电致变色薄膜及应用、全固态锂金属电池及其制备方法，属于电池材料领域。本发明提供的缺氧型氧化钨/聚吡咯核壳纳米线阵列电致变色薄膜的导锂通道从单一的LAGP陶瓷导锂转向聚合物与LAGP双向同时导锂，提升了锂离子扩散速率，减少了电解质与锂金属的副反应，稳定锂金属与电解质界面反应，防止枝晶生长连接正负极造成短路，防止锂枝晶刺穿隔膜引起短路，提升了电池的容量保持效率，延长了电池的循环寿命，且在不同使用温度下仍能保持稳定的性能，同时，缺氧型氧化钨/聚吡咯核壳纳米线阵列电致变色薄膜的厚度可依照需求调节。

技术领域

本发明涉及电致变色薄膜技术领域，尤其涉及一种缺氧型氧化钨/聚吡咯核壳纳米线阵列电致变色薄膜缺氧型氧化钨/聚吡咯核壳纳米线阵列电致变色薄膜及其制备方法。

背景技术

电致变色是指在施加一个微小的电压时，材料会发生可逆的稳定的颜色变化，主要是透光率和(或)反射率的可逆的和持久的变化。电致变色器件的应用主要包括：智能窗、汽车防眩光镜、微电子、节能广告牌以及隐形战斗机和其他军工产品等等。电致变色器件由于其能耗较低、在生活舒适度的提升方面、在隐身材料、智能变色薄膜等领域有着巨大的应用前景，近年来成为了科研领域的热点材料。无机电致变色材料因其优良的性能受到广泛的关注，例如对比度高、光学调控幅度大、循环稳定性好和制备工艺简单等等。在众多的无机电致变色材料中，过渡族金属氧化物由于价态变化、化学稳定性和热稳定性较好，其电致变色性能备受相关研究人员的关注，其中阴极着色材料有氧化钨，氧化钛，氧化钒等，阳极着色材料有氧化镍，氧化钴等。其中，氧化钨是一种典型的电致变色材料，由于其独特的结构，使其具有良好的电致变色性能，如对比度高，响应速度快，稳定性好等。特别是纳米线相互缠绕的网状W₁₈O₄₉(缺氧型氧化钨)薄膜因其特殊的网状结构可以提供大量的电荷传输隧道，从而导致大的扩散系数，纳米线之间的孔空隙减小了Li⁺离子的扩散路径长度，它们还提供了良好的对齐特性和较大的比表面积。因此将网状的W₁₈O₄₉纳米线阵列薄膜作为模板来合成电致变色材料将被考虑。不幸的是，氧化钨只能从透明变为深蓝色的单一颜色变化，在很大程度上限制了其实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种缺氧型氧化钨/聚吡咯核壳纳米线阵列电致变色薄膜及其制备方法。本发明提供的电致变色薄膜以W₁₈O₄₉纳米线阵列薄膜作为基底来沉积聚吡咯，能显著的提升其电致变色性能，实现了多色变化。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种缺氧型氧化钨/聚吡咯核壳纳米线阵列电致变色薄膜，所述电致变色材料具有核壳结构，以缺氧型氧化钨纳米线为核，以聚吡咯为壳，所述缺氧型氧化钨纳米线的直径在20～50nm，所述缺氧型氧化钨纳米线相互缠绕，所述聚吡咯均匀包覆在氧化钨纳米线上。

优选地，所述电致变色材料的直径为80～120nm，所述聚吡咯不破坏缺氧型氧化钨纳米线的初始结构。

优选地，所述缺氧型氧化钨纳米线生长在FTO导电玻璃上，所述缺氧型氧化钨纳米线从FTO处开始弯曲生长，且在生长过程中相互交叉缠绕，形成一种网状结构。

优选地，所述电致变色薄膜能够实现淡灰色、红棕色、蓝灰色、黄绿色和蓝绿色之间的快速可逆变化。

本发明还提供了上述技术方案所述的缺氧型氧化钨/聚吡咯核壳纳米线阵列电致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将FTO导电玻璃依次置于丙酮、乙醇和水中超声清洗后干燥，得到预处理FTO导电玻璃；

将柠檬酸粉末、甲醇和环己醇混合后再加入六氯化钨粉末，得到前驱体溶液；