[发明专利]基于ZnO纳米管的电致变色器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于ZnO纳米管的电致变色器件及其制备方法。所述电致变色器件包括工作电极、对电极和电解液，其中，工作电极为ITO玻璃，其表面覆有经甲基紫精修饰的ZnO纳米管阵列；对电极为ITO玻璃或表面覆有NiO薄膜的ITO玻璃。其制备方法包括工作电极制备、对电极制备、电解液配制和电致变色器件封装。其中，工作电极的制备是先用水热法制备出ZnO纳米棒阵列，再用KOH溶液将纳米管阵列侵蚀成纳米管阵列，最后经甲基紫精小分子进行修饰。本发明的电致变色器件具有较好的稳定性及明显的颜色变化，在制造智能变色窗，显示器，电子纸等方面有着很大的优势。

技术领域

本发明属于电致变色技术领域，具体涉及一种基于ZnO纳米管的电致变色器件及其制备方法。

背景技术

电致变色是指材料在电场作用下其光学性能产生稳定且可逆变化的现象，与光致变色、热致变色相对应。通常，这种可逆变化是在无色透明态与有色态，或者两种不同的颜色之间进行。对于电致变色的研究源于上世纪80年代中期，吸引了诸多科研工作者的目光。电致变色器件具有对比度高，制造成本低，工作温度范围宽，驱动电压低，色彩丰富等优点，可应用于电致变色智能窗、汽车自动防眩目后视镜、电致变色眼镜、电子纸、仪表显示、户外广告等领域。

目前阶段，实验室制备无机-有机电致变色器件还不够广泛，技术也比较落后。由于种种原因，所制备电致变色器件对比度不够高，稳定性不好，循环次数达不到要求从而也达不到商业化的目的。此外，由于实验室用电解质通常为液态，在器件封装过程中容易漏液。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种基于ZnO纳米管的电致变色器件及其制备方法，所得电致变色器件具有较好的稳定性及明显的颜色变化。

基于ZnO纳米管的电致变色器件，包括工作电极、对电极和电解液，其中，工作电极为ITO玻璃，其表面覆有经甲基紫精修饰的ZnO纳米管阵列，对电极为ITO玻璃或表面覆有NiO薄膜的ITO玻璃。

所述基于ZnO纳米管的电致变色器件的制备方法，包括工作电极制备、对电极制备、电解液配制和电致变色器件封装，其特征在于：

工作电极制备包括以下步骤：

步骤1，将无水乙醇、二水合乙酸锌和乙醇胺的混合溶液旋涂在ITO玻璃表面，制备得到ZnO种子层；

步骤2，将表面覆有ZnO种子层的ITO玻璃置于醋酸锌和六亚甲基亚胺的混合液体中反应，得到表面覆有ZnO纳米棒阵列的ITO玻璃；

步骤3，将表面覆有ZnO纳米棒阵列的ITO玻璃置于KOH溶液中浸泡，得到表面覆有ZnO纳米管阵列的ITO玻璃；

步骤4，将表面覆有ZnO纳米管阵列的ITO玻璃置于甲基紫精溶液中浸泡，干燥后即得工作电极。

进一步地，步骤1中所述无水乙醇、二水合乙酸锌和乙醇胺的混合溶液中无水乙醇、二水合乙酸锌和乙醇胺的摩尔比为1.7:0.05:0.05。

进一步地，步骤2中醋酸锌和六亚甲基亚胺的摩尔比为1:0.8～1.2。

进一步地，步骤2中反应温度为80℃～100℃，反应时间为2～3h。

进一步地，步骤3中KOH溶液的浓度为0.15～0.35M。

进一步地，步骤3中浸泡温度为60℃～85℃，时间为40min～70min

进一步地，步骤4中甲基紫精溶液的浓度为0.005～0.02M，浸泡时间为15～28h。

进一步地，所述电致变色器件封装是先用PET垫圈将工作电极和对电极隔开，再用改性聚丙烯酸酯封装并预留小孔，最后将电解液经预留的小孔注入工作电极与对电极之间，即得。