[发明专利]一种赝电容型近红外电致变色薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种赝电容型近红外电致变色薄膜及其制备方法。其中，所述薄膜由结构水含量可控的WO₃^.nH₂O组成。本发明的赝电容型近红外电致变色薄膜，通过控制结构水含量来优化薄膜性能，通过赝电容效应避免了传统扩散控制的电致变色过程中出现的过深的离子嵌入、较慢的离子扩散动力学以及离子捕获效应，使得薄膜能够在低电压下对近红外光区进行选择性调控，能够在不干扰视野的前提下有效的调节热量，同时展现出快响应速度、高着色效率以及超高的循环稳定性。本发明的电致变色薄膜制备方法为室温光化学沉积法，该方法工艺简单，能耗低、操作简便，具有低温、成膜均匀的优势，能够对膜成分、厚度和结构进行精细调控，具有大规模商业化制备的潜力。

技术领域

本发明涉及变色薄膜技术领域，尤其涉及一种赝电容型近红外电致变色薄膜及其制备方法。

背景技术

电致变色技术，指在外加电场下，随着离子的不断嵌入与脱出，材料与器件的光学属性与颜色发生可逆变化的现象，该技术在电致变色智能窗、汽车防眩光后视镜、电致变色显示、变色眼镜以及军事伪装等领域具有广阔的应用前景。其中，电致变色智能玻璃能够在电场作用下对光的透过率进行调控。而近红外调控电致变色智能窗，能够对近红外光的透射率进行调控，实现对室内温度的调节，从而显著减少建筑的能耗，进而达到节能、减少二氧化碳排放的目标。

可对近红外光进行精细调控的电致变色薄膜是制造近红外调控电致变色器件的重要组成部分，传统的近红外光区电致变色薄膜的制备方法复杂，需要先合成掺杂和具有氧缺陷的半导体氧化物纳米颗粒；然后，为了将其分散在溶液中，需要对纳米颗粒进行表面修饰；接着，再通过喷涂、旋涂等方式将其均匀沉积在导电基底上成膜；最后，通过高温煅烧，除去纳米颗粒表面的有机配体，得到所需的电致变色薄膜。该方法复杂，且制备出的薄膜质量不高，均匀性较差，同时，在处理过程中易引入各种杂质，进而影响其作为电致变色器件电极的实际应用。另外，具有纳米结构的薄膜在电致变色过程中，伴随着离子反复的嵌入脱出，纳米结构会发生破坏，导致循环稳定性不足。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种赝电容型近红外电致变色薄膜及其制备方法，能够通过调控水合物中结构水的含量，优化了薄膜的赝电容效应，避免了传统扩散控制的电致变色过程中出现的过深的离子嵌入、较慢的离子扩散动力学以及离子捕获效应。

根据本发明的一个方面，提供一种赝电容型近红外电致变色薄膜，该薄膜由结构水含量可控的WO₃·nH₂O组成。

在上述技术方案中，通过控制结构水含量来优化薄膜性能，通过赝电容效应避免了传统扩散控制的电致变色过程中出现的过深的离子嵌入、较慢的离子扩散动力学以及离子捕获效应，使得薄膜能够在低电压下对近红外光区进行选择性调控，能够在不干扰视野的前提下有效的调节热量，同时展现出快响应速度、高着色效率以及超高的循环稳定性。

在一些实施例中，所述结构水含量n的范围为：0＜n＜1。

在上述技术方案中，结构水含量n的范围为取(0,1)之间时，制得的赝电容型近红外电致变色薄膜具备赝电容效应，且效果最佳。本领域中的一般方法是先合成掺杂和具有氧缺陷的半导体氧化物纳米颗粒，然后对其进行表面修饰，再将纳米颗粒通过旋涂、喷涂等方式沉积在基底上成为薄膜，通过高温煅烧，除去纳米颗粒表面的有机配体，得到所需的电致变色薄膜。这样得到的薄膜一般是结晶态纳米颗粒薄膜。本案采用光沉积法直接将前驱液转化成前驱物薄膜，然后通过紫外光将其转化成氧化物薄膜。该方法无需合成纳米颗粒，另外，可以通过简单的控制退火温度来调控非晶薄膜中的结构水含量。

在一些实施例中，所述WO₃·nH₂O为非晶材料。