[发明专利]一种基于二氧化锰纳米线的电致变色器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于二氧化锰纳米线的电致变色器件及其制备方法。本发明的电致变色器件包括二氧化锰纳米线结构薄膜电极；其中二氧化锰纳米线结构薄膜电极由FTO导电玻璃和二氧化锰纳米线结构薄膜构成。和现有技术相比，本发明采用无晶种层辅助一步水热法制备二氧化锰纳米线结构薄膜电极，并将其组装成电致变色器件，制作工艺简单，易于操作，所需试剂种类极少，成本低，制备的二氧化锰纳米线结构薄膜电极所组成器件电致变色性能较好，有利于推动纳米二氧化锰在电致变色领域的应用。

技术领域

本发明属于电致变色薄膜制备技术领域，特别涉及一种基于二氧化锰纳米线的电致变色器件及其制备方法。

背景技术

电致变色材料在电化学作用下发生电子与离子的注入与抽出，价态和化学组分发生变化，从而材料的反射与透射性能改变，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。根据电致变色材料的不同，可分为无机电致变色材料和有机电致变色材料。一个完整的电致变色器件是一种夹心型结构，由透明基底、透明导电层、电致变色层、电解质层和离子存储层所构成，电致变色材料在电致变色器件中主要充当电致变色层作用。

二氧化锰是一种具有重要工业用途的氧化物，也是重要的过渡金属氧化物，其晶型结构复杂，具有α、β、γ、δ、ε、ρ、λ等多种晶型。二氧化锰分为氧化态和还原态。氧化态为黄色或淡黄色。还原态为棕色或深棕色，二氧化锰因起性能迥异，在新型金属复合材料、环境净化、电池材料等方面得到广泛应用。近年来，随着人类对能源需求的急剧增长，使得绿色储能材料的研究成为能源研究领域的一个热点，二氧化锰因具有储量丰富、价格低廉、环境友好、电化学性能稳定等优点而引起了科研工作者的密切关注。

近年来，随着电致变色技术与纳米技术的不断发展，越来越多的研究者希望将两种技术相融合，即通过构架纳米结构来改善材料的电致变色性能，以期得到更好的结果。而水热法又是制备金属氧化物的常用方法之一。He等(Nano Energy, 2017, 35: 242-250)上报道了将多层多孔聚吡咯纳米线与二氧化锰纳米薄片以芯/壳导电聚合物的形式作为柔性高能量密度非对称超级电容器的电极。Chen等（ACS Applied Materials Interfaces,2017, 9(40): 35040）上报道了制备的类似石墨烯的二氧化锰纳米片上组装空心硫化钴纳米阵列，作为超级电容器的电极材料。Chae等（ACS Applied Materials Interfaces,2016, 8(18): 11499）报道了采用微波辅助水热法制备二氧化锰纳米棒。上述二氧化锰纳米结构主要应用于电极材料以及电容器领域，在电致变色领域应用较少；而且由于存在制备工艺复杂，设备要求高，操作条件苛刻等缺点，目前二氧化锰纳米线、纳米棒结构，在电致变色领域应用较少。因此，采用无晶种辅助水热法在导电玻璃基底上直接生长一层纳米线结构的二氧化锰薄膜并组装成电致变色器件有望突破现有电致变色薄膜材料制备技术的瓶颈，解决上述提到的问题，为实现电致变色玻璃的大规模产业化打下坚实的基础。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于二氧化锰纳米线的电致变色器件及其制备方法。本发明采用无晶种层辅助一步水热法制备二氧化锰纳米线结构薄膜并将其组装成电致变色器件，制作工艺简单，易于操作，所需试剂种类极少，成本低，制备的二氧化锰纳米线结构薄膜电极所组成器件电致变色性能较好，有利于推动纳米二氧化锰在电致变色领域的应用。

本发明的技术方案具体介绍如下。

本发明提供一种基于二氧化锰纳米线的电致变色器件，其包括二氧化锰纳米线结构薄膜电极；所述二氧化锰纳米线结构薄膜电极由FTO导电玻璃和二氧化锰纳米线结构薄膜构成，所述二氧化锰纳米线结构薄膜呈纳米线结构，或者呈由纳米线自编织而成的网状结构。

本发明中，其还包括对电极、封装材料和电解质；对电极由空白FTO导电玻璃组成；封装材料用于将薄膜电极与对电极的四周封装，二氧化锰纳米线结构薄膜电极、对电极之间和封装材料界定的空间内为电解质。