[发明专利]复合WO3溶胶的制备方法及其制备的复合WO3溶胶

说明书

本发明提供了一种复合WO₃溶胶的制备方法及其制备的复合WO₃溶胶，该制备方法包括如下步骤：(1)提供原料；(2)将钨酸盐和非氧化性酸进行混合、搅拌、老化、离心、水洗处理至上层清液的pH为4‑7，收集沉淀物；(3)将沉淀物与有机酸进行混合、在超声波作用下溶解处理，制得有机酸稳定化WO₃溶胶；(4)将有机酸稳定化WO₃溶胶与水溶性聚合物进行混合、水热处理。该制备方法在步骤(3)的有机酸稳定化WO₃溶胶基础上，引入水溶性聚合物，它与WO₃胶体粒子之间会发生复杂的化学反应，改变WO₃胶体粒子的内部结构，使制备的复合WO₃溶胶具有超快、超敏感光致变色响应、直观清晰的颜色对比、优异的稳定性，可以放置超过两个月而不析出固体颗粒物。

技术领域

本发明涉及WO₃溶胶技术领域，尤其涉及一种复合WO₃溶胶的制备方法及其制备的复合WO₃溶胶。

背景技术

WO₃作为一种半导体材料，具有光致变色、电致变色和气敏变色特性，应用于智能窗、太阳能光电转化、光催化、气敏传感器等领域。尽管WO₃的三种变色效应的外部动力有所不同，但学者普遍认为WO₃的三种变色效应基于相同的内在化学机理，即电子和离子双注入的氧化还原过程导致局部形成钨青铜相。目前对WO₃光致变色、电致变色和气敏变色特性的研究，主要集中于纳米颗粒和薄膜材料，其中对电致变色的研究更为深入，主要是因为电致变色通过外加电场实现，更容易操控，也更容易实现器件化。而对光致变色，虽然缺乏电场这样强大稳定的驱动力而存在不容易操控的问题，但是光致变色材料可以直接用作光敏传感器和指示剂，这是电致变色不能相比的优势。

很多研究结果证实，无定形态WO₃具有良好的光致变色特性，对无定形态的WO₃研究集中于纳米颗粒和薄膜，制备WO₃纳米颗粒和薄膜的方法包括物理方法和化学方法。物理方法包括真空蒸镀法、喷射热解法、磁控溅射法、离子束溅射法及阳极氧化法等；化学方法则主要是以溶胶为前体的各种涂膜法，而化学方法制备WO₃纳米颗粒和薄膜的前提是获得均一、稳定的溶胶。目前制备 WO₃溶胶的方法有：钨酸盐离子交换法、过钨酸法、草酸稳定化法等，虽然这些方法都能制成溶胶，但制得的WO₃溶胶大部分存在稳定性较差、变色效率不高、敏感度低、光响应时间长，变色对比不明显等问题。

因此，急需改善合成工艺方法来制得外观均一、透明、稳定的WO₃溶胶，以提升WO₃溶胶、纳米颗粒和薄膜的光致变色性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合WO₃溶胶的制备方法，制备出的复合WO₃溶胶外观均一、透明，具有优异的稳定性、较高的变色效率和敏感度等性能，以克服稳定性较差、变色效率不高、敏感度低、光响应时间长，变色对比不明显等问题。

为实现上述目的，本发明之一提供了复合WO₃溶胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供原料，原料包括钨酸盐、非氧化性酸、有机酸和水溶性聚合物；

(2)将钨酸盐和非氧化性酸进行混合、搅拌、老化处理，再进行离心、水洗处理至上层清液的pH为4-7，收集沉淀物；

(3)将沉淀物与有机酸进行混合、在超声波作用下溶解处理，制得有机酸稳定化WO₃溶胶；

(4)将有机酸稳定化WO₃溶胶与水溶性聚合物进行混合、水热处理。