[发明专利]一种多孔电致变色玻璃的制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔电致变色玻璃的制备方法，包括以下步骤：（1）将1，4，5，8‑萘四甲酸酐和3，4‑羟基‑3’‑氨基‑5‑羧基联苯混合并溶于DMF中反应制得萘四甲酸酐基配体；（2）将步骤（1）得到的萘四甲酸酐基配体和Mgsupgt;2+/supgt;盐溶于DMF、乙醇和水的混合溶剂中反应得到MOFs；（3）将步骤（2）得到的FTO薄膜电极作为工作电极，另一块冲洗干净的FTO玻璃作为对电极，将凝胶电解质注入到工作电极和对电极之间，封装得到所述多孔电致变色玻璃。本发明的制备工艺简单省时，材料经济。本发明还提供一种该方法制备的多孔电致变色玻璃，该多孔电致变色玻璃能够保证应时间均在1.7 s以内，最低可达1.5 s，并且可见光透过率可调节范围最高可达75%，经500次通断电循环后依然有71%。

技术领域

本发明涉及电致变色技术领域，具体为一种多孔电致变色玻璃的制备方法。

背景技术

电致变色是指材料在外加电场或电流作用下所引起的颜色和透明度的可逆变化。现有的技术当中电致变色材料主要可分为无机和有机两种。其中无机变色材料由于其响应时间减少，循环寿命增长而应用最广，有WO₃、NiO、TiO₂等，但是无机变色材料的价格昂贵、颜色单一且可见光透过率的可调节范围小；有机变色材料有紫罗精、PANI、PEDOT、PPy等，有机变色材料能够有效地增加可见光透过率的可调节范围，颜色种类众多可变，同时能够降低使用成本，但是其响应时间仍存在短板。在有机变色材料中，金属有机框架化合物（MOFs）成为一种新型电致变色材料，它优异的电致变色性能逐渐被人们发现，其高孔隙率使得低响应时间成为可能，如CN201711392753.1制备的Ni-MOFs器件，响应时间可以降低至2s，但是将响应时间降低的同时保证其他性能同样优异是目前的难点所在，因此制备一种高孔隙率、高可见光调节范围的电致变色材料成为当下的急切需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔电致变色玻璃及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多孔电致变色玻璃的制备方法包括以下步骤：

（1）将1，4，5，8-萘四甲酸酐和3，4-羟基-3’-氨基-5-羧基联苯混合并溶于DMF中120-140 ℃反应22-26 h，反应在保护性气氛中进行，反应完成后经过滤、干燥、洗涤得到萘四甲酸酐基配体；所述1，4，5，8-萘四甲酸酐的浓度为0.01-0.15 mmol/L，所述3，4-羟基-3’-氨基-5-羧基联苯的浓度为0.005-0.02 mmol/L；

1，4，5，8-萘四甲酸酐是一种氧化还原活性分子，随着本身的氧化态与还原态的互相转换可以达到宏观变色的效果；联苯基化合物由于苯环的离域π键使得两个苯环共平面能形成能量更低的分子轨道，即两个苯环共面。通过将联苯基化合物（3，4-羟基-3’-氨基-5-羧基联苯）与1，4，5，8-萘四甲酸酐混合进行缩水反应能够获得一种端基为羧基和羟基的平面有机物，具体反应机理如图1所示，为（2）步骤中建立有序多孔的MOFs提供了基础。

（2）将步骤（1）得到的萘四甲酸酐基配体和Mg²⁺盐溶于DMF、乙醇和水的混合溶剂中得到混合溶液；将洗涤后的FTO玻璃其中一面浸没在所述混合溶液中进行水热反应，反应完成后洗涤、干燥，得到一面附着金属有机框架化合物（MOFs）的FTO薄膜电极；所述混合溶液中萘四甲酸酐基配体的浓度为0.005-2 mol/L，Mg²⁺盐的浓度为0.01-4 mol/L；

通过将金属离子Mg²⁺与萘四甲酸酐基配体进行反应，萘四甲酸酐基配体的端基会自动与Mg²⁺形成配位结构，即自组装成MOFs。得益于萘四甲酸酐基配体的平面结构与联苯基相对于苯基更长的链长，在与Mg²⁺形成MOFs后，金属有机框架的孔隙得到了有效的增加，使得电解质离子在框架中传输更加容易，从而降低了响应时间。