[发明专利]一种核壳结构光子晶体电致变色复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳结构光子晶体电致变色复合薄膜，所述电致变色复合薄膜由WO₃反蛋白石电聚合导电聚合物PEDOT而成，其中WO₃反蛋白石为核心骨架，导电聚合物PEDOT为壳层。WO₃反蛋白石结构呈多孔六边形阵列，WO₃反蛋白石的孔径为700～800nm，在电聚合PEDOT之后，反蛋白石内径为500～600nm，PEDOT层厚度为100～300nm。本发明还公开上述一种核壳结构光子晶体电致变色复合薄膜的制备方法。本发明公开的一种核壳结构光子晶体电致变色复合薄膜及其制备方法，制备方法简单易行，成本制备较低，制备得到的电致变色复合薄膜结构稳定、性能优异以及循环寿命长。

技术领域

本发明涉及一种核壳结构光子晶体电致变色复合薄膜及其制备方法，属于电致变色复合材料技术领域。

背景技术

电致变色(Electrochromic，EC)材料因其只需施加极低的电压就能可逆地调控窗户的光学特性这一特点，已被广泛应用于智能窗建筑节能领域中。太阳辐射到地球的能量约45％都来自于可见光(390～760nm)，50％来自近红外波段(760～2500nm)。而大多数电致变色智能窗的调控都仅局限于可见光波段，针对近红外光的研究开发并不多。因此如何利用太阳能全波段能量去降低控温和照明等方面的能耗已成为建筑能源管理问题的关键。

合成核壳反蛋白石电致变色薄膜以构建复合型智能窗，不仅可以得到增强的电致变色性能，还能够拓展智能窗的功能性。Nguyen的小组设计SnO₂-WO₃核壳反蛋白石，该核壳反蛋白石在可见光区域具有高透明度，并且在近红外区域具有很高的对比度。同时，其透明度和电致变色性能以及孔径和电沉积厚度均可调节，这为合理设计具有高透明度的智能窗提供了新的方向。但目前核壳反蛋白石电致变色薄膜仍面临着循环稳定性差、寿命短的缺点。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的缺陷，提供一种核壳结构光子晶体电致变色复合薄膜及其制备方法，构建了无机-有机核壳反蛋白石电致变色薄膜，组成的双阴极电致变色体系中，WO₃可以有效地防止PEDOT的过度氧化/还原，从而增强了循环稳定性；而PEDOT又利用其独特的光学特性进一步增强了材料的可见光波段光学对比度和响应速率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种核壳结构光子晶体电致变色复合薄膜，所述电致变色复合薄膜由WO₃反蛋白石电聚合导电聚合物PEDOT而成，其中WO₃反蛋白石为核心骨架，导电聚合物PEDOT为壳层。本发明以WO₃有序多孔列阵为核心骨架，以在可见光波段具有优异光学对比度的PEDOT为壳，构建了无机-有机核壳反蛋白石电致变色薄膜，组成的双阴极电致变色体系中，WO₃可以有效地防止PEDOT的过度氧化/还原，从而增强了循环稳定性，而PEDOT又利用其独特的光学特性进一步增强了材料的可见光波段光学对比度和响应速率。

WO₃反蛋白石结构呈多孔六边形阵列，WO₃反蛋白石的孔径为700～800nm，在电聚合PEDOT之后，反蛋白石内径为500～600nm，PEDOT层厚度为100～300nm。

一种核壳结构光子晶体电致变色复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤a，将亲润处理过的FTO玻璃作为基底，垂直插入PS微球中，放入烘箱自组装至水分挥发完毕，得到规则排列的PS胶体晶体模板；

步骤b，取二水合钨酸钠，双氧水，高氯酸和结构导向剂与去离子水混合，制备成WO3前驱液，超声搅拌得到所需电解液；结构导向剂优先吸附在PS微球的表面，使WO₃在FTO基底上成核生长，从而生成了大面积无裂缝的反蛋白石结构，同时微球间的缝隙也被完全填满，促进了反蛋白石结构的致密化和均匀形态。