[发明专利]一种多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法与应用，制备步骤为：将V₂O₅和氯化钠加入去离子水中，搅拌进行反应；之后经过滤、洗涤、干燥，得到V₂O₅纳米纤维；将所得V₂O₅纳米纤维超声分散于HCl溶液中，之后加入苯胺，得到混合液；之后在0‑5℃条件下，向混合液中滴加过硫酸铵‑HCl溶液，在0‑5℃反应，经过滤、洗涤、干燥，得到V₂O₅/聚苯胺导电复合材料；将所得V₂O₅/聚苯胺导电复合材料分散于无水乙醇中，加入聚3,4‑乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液，超声分散均匀，之后喷涂于基底上、干燥，即得。本发明制备的多彩色电致变色复合薄膜循环性能优良，循环寿命长，且调制范围可达41％。

技术领域

本发明涉及一种多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法与应用，属于电致变色材料技术领域。

背景技术

刺激响应型智能材料在其有希望的应用领域中已引起广泛关注，在光，热，蒸汽和机械力等各种外部刺激中，电刺激因其具有更好的可控制性，快速响应，高对比度，低功耗和稳定的可逆性，在众多领域有着更广泛的应用。电致变色是指在外加电场作用下，伴随着离子的注入与脱出，器件的光学性能(透过率、反射率、吸收率)发生稳定、可逆变化的现象，外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。电致变色现象的实质是一种电化学反应的过程，随着施加电压的变化，材料的物相发生变化导致材料光学性能发生变化。众多电致变色材料已引起广泛关注，包括无机电致变色材料和有机电致变色材料，有机电致变色材料分为氧化还原型化合物、金属螯合物、导电聚合物；无机电致变色材料包括TiO₂、WO₃、MoO₃、V₂O₅、普鲁士蓝等。无机电致变色材料大多为过渡金属氧化物或其类似物，氧化物中的金属离子价态比较易变，发生可逆反应使不同价态的离子同时存在一个体系，颜色随浓度的和离子价态的变化而改变。依据反应机理，无机电致变色材料分为阴极电致变色材料和阳极电致变色材料，氧化态褪色，还原态着色的电致变色材料称为阴极电致变色材料，包括MoO₃、WO₃、TiO₂等；氧化态着色，还原态褪色的电致变色材料成为阳极电致变色材料，包括第Ⅷ族的金属氧化物，普鲁士蓝等。

作为典型的过渡金属氧化物材料，V₂O₅具有天然丰度丰富、成本低、客体阳离子密度高以及与离子或分子的良好相互作用等优点，更重要的是，V₂O₅具有独特的光学和电化学特性。这些优点使V₂O₅可用作有前途的电致变色和超级电容器电极材料。然而，具有致密形态的块状V₂O₅存在电化学稳定性差、电化学动力学缓慢、电导率低和循环过程中显着的体积膨胀等问题，从而限制了其在电致变色方面的应用。

目前关于V₂O₅电致变色材料的制备及其在长期稳定性和循环性方面仍具有挑战性，还需进一步研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多彩色电致变色复合薄膜及其制备方法与应用。本发明以五氧化二钒纳米纤维为模板剂，原位聚合苯胺，得到V₂O₅/聚苯胺导电复合材料，之后再结合聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)增加稳定性，制备得到多彩色电致变色复合薄膜。本发明制备的多彩色电致变色复合薄膜循环性能优良，循环寿命长。

本发明的技术方案如下：

一种多彩色电致变色复合薄膜的制备方法，包括步骤如下：