[发明专利]一种多色彩高循环稳定性的CeO2

说明书

本发明公开了一种多色彩高循环稳定性的CeO₂/PANI电致变色薄膜及其制备方法，是采用硅烷偶联剂KH‑550，将中间电极电位的CeO₂与掺杂态的聚苯胺进行复合，使稀土金属离子与聚苯胺链间的相互作用增强，抑制聚苯胺氧化分解，提高薄膜循环稳定性，同时CeO₂中价电子跃迁对聚苯胺可见光范围的光谱吸收产生影响，发生翠绿‑墨绿‑红褐三种颜色可逆变化。本发明制备的电致变色薄膜呈现多色彩效应，且具有优良的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种新型电致变色薄膜材料，具体地说是一种多色彩高循环稳定性的CeO₂/PANI电致变色薄膜。

背景技术

随着全世界各地经济的快速发展和生活水平的提高，人类对智能新材料的需求日益增长，对新型材料的发展和应用提出更高、更迫切的要求。电致变色材料正是目前研究和应用十分广泛的一种新型材料。

电致变色是材料的光学属性在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化现象。电致变色材料按电化学变色性能和结构来源划分，主要可以分为无机电致变色材料与有机电致变色材料。无机电致变色材料以过渡金属氧化物为主，如WO₃、TiO₂、MoO₃等，这类材料稳定性好，与常规无机非金属材料的结合性能优异，缺点是色彩变化单一、循环可逆性差。有机电致变色材料以氧化还原型化合物、金属有机螯合物、导电聚合物为主，如紫罗精、聚苯胺、聚噻吩等。其中，聚苯胺具有可逆的氧化还原特性和优良的电致变色性能，在可见近红外区响应速度快且光学对比度高，同时具有原料廉价易得、循环可逆性好以及颜色变化丰富的优点，但其缺点在于循环稳定性难以提高。

因此，单一的电致变色材料难以达到推广生产要求。目前，掺杂有发光离子的材料在科研界和实践生产领域都受到非常广泛的关注，稀土金属离子具有丰富的梯度能级，可以考虑与聚苯胺相组合，从而使聚苯胺电致变色薄膜获得更多的功能特性。稀土金属氧化物与导电聚合物复合，发挥两种材料的协同作用可以有效的改善其性能，使其在军事伪装、智能变色窗、电子器件、能源领域等方面具有非常巨大的研究和应用潜能。

聚苯胺电致变色材料虽然得到了广泛的研究，但是仍然有一些缺陷制约了其生产应用，主要原因是聚苯胺的刚性分子链结构导致的溶解加工性差和氧化降解引起的循环稳定性差。现有技术制备的聚苯胺类电致变色薄膜的有效循环次数一般为1000～2000次，色彩多在黄色与绿色间变化，因此研发高循环稳定性、加工性能优异且具有更多颜色变化的聚苯胺电致变色材料对推动聚苯胺在工业中的实际应用具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有方法制备的聚苯胺薄膜的工艺复杂成本高、循环稳定性差和变化色彩单一的问题，提供一种多色彩高循环稳定性的CeO₂/PANI电致变色薄膜及其制备方法。

本发明为实现目的，采用如下技术方案：

一种多色彩高循环稳定性的CeO₂/PANI电致变色薄膜的制备方法，按如下步骤进行：

步骤1、水热法合成功能化CeO₂：

将去离子水与无水乙醇混合，再加入硅烷偶联剂KH-550和CeO₂，在搅拌速度为800r/min～1000r/min下磁力搅拌20min～30min，再将所得混合液倒入反应釜中110℃～120℃反应4h～6h，经抽滤、清洗、干燥后得到功能化CeO₂；

步骤2、乳液法配制成膜母液：