[发明专利]一种基于溶胶凝胶法制备的WO3

说明书

本发明公开了一种基于溶胶凝胶法制备的WO₃/SiO₂复合薄膜、其制备方法及应用。属于功能复合材料领域，本发明选用钨粉和过氧化氢制备WO₃前驱体溶液，以正硅酸乙酯为硅源，以乙醇为溶剂，以PEG600为孔形成剂，通过溶胶凝胶法制备了具有纳米孔结构的WO₃/SiO₂复合薄膜，并在空气氛围下通过高温焙烧得到复合薄膜。该复合薄膜具有较大的光调制范围和透明度，制备方法简单、价格低廉，在电致变色智能窗等领域有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于功能复合材料领域，涉及一种基于溶胶凝胶法制备的WO₃/SiO₂复合薄膜、其制备方法及应用。

背景技术

电致变色(EC)智能窗是一种具有强吸引力的、可替代传统窗户的一种新型智能窗户，具有巨大的环境效益。只需极少的电能就可以控制玻璃的明暗，不需要像百叶窗和窗帘那样妨碍能见度，灵巧又节能。同时还能控制阳光的透过率，监测室内的温度和照明，减少空调等电器的运行成本，在恒定条件下，它的能量消耗几乎为零。这种电致变色装置可以和智能家居系统连用，通过传感器控制，这样即便在没有人的时候，也可以自动控制它们，具有非常高的便利性和安全性。这种窗户的核心是电致变色层。对于电致变色层材料来说，主要分为无机电致变色材料和有机电致变色材料两种，无机电致变色材料的化学稳定性会高于有机电致变色材料，常见的无机电致变色材料有WO₃、MoO₃、TiO₂、Nb₂O₅、NiO、IrO_x、V₂O₅、Co₂O₃等，但无机电致变色材料存在着着色效率低、光调制范围小等缺点，限制了它的长远发展。

WO₃作为无机电致变色材料的代表材料，具有较为优秀的电致变色性能，但其光调制范围小，循环稳定性差，需要通过特定的手段来改善这些缺点。常见的改性手段有掺杂、结构设计和与其它材料复合等方式。其中不同材料之间复合往往能够弥补单一材料的缺点，放大材料的优点，使样品的性能更好，常见的复合材料有TiO₂、PANI、MoO₃等，SiO₂具有耐高温、耐化学腐蚀，对环境友好等特点，更有研究表明适量掺杂二氧化硅可以提高透光性和循环稳定性、在气致变色、催化等领域都有较为宽泛的应用，但其在电致变色的领域较少。而构建纳米孔结构这种结构设计可以使离子的传输更加通畅，从而能够提高样品的性能，通过添加非表面活性剂，经过高温烧结就会达到这样的效果。

对于薄膜来说，制备技术的不同会直接影响到薄膜的晶体结构、形貌和性能。溶胶凝胶法是一种常见的成膜方法，操作简单成本低，所制备的薄膜也是透明状态的，因此，通过溶胶凝胶法制备具有孔结构的复合薄膜，不仅可以提高薄膜的性能，更有商业化生产的潜力，具有重大的理论意义和较大的应用价值。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提出一种基于溶胶凝胶法制备的WO₃/SiO₂复合薄膜、其制备方法及应用；通过制备的WO₃/SiO₂电致变色复合薄膜，制备方法简单，价格低廉，电致变色性能良好。在电致变色智能窗等领域具有很好的应用前景。

技术方案：本发明所述的一种基于溶胶凝胶法制备的WO₃/SiO₂复合薄膜，所述复合薄膜的采用钨粉和过氧化氢制备WO₃前驱体溶液，以正硅酸乙酯为硅源，乙醇为溶剂，PEG600为孔形成剂，在空气氛围下通过高温焙烧得到具有纳米孔结构的WO₃/SiO₂复合薄膜。

进一步的，一种基于溶胶凝胶法制备的WO₃/SiO₂复合薄膜的制备方法，具体操作步骤如下：