[发明专利]二氧化锡/五氧化二钒核壳结构的多色电致变色薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种二氧化锡/五氧化二钒核壳结构的多色电致变色薄膜的制作方法，包括：将氯化亚锡二水化合物溶于盐酸和巯基乙酸的水溶液中，将其加入放置有导电基底的反应釜中，水热反应后高温热处理获得均匀生长地二氧化锡纳米片阵列；以硫酸氧钒水合物为钒源，利用恒电位法将五氧化二钒沉积在二氧化锡纳米片阵列上，最后在空气中热处理得到核壳结构的多色电致变色薄膜。本发明中二氧化锡纳米片垂直于基底且生长分布均匀，五氧化二钒均匀的填充包覆在纳米片的间隙和表面。该复合薄膜具有优异的循环稳定性和电致变色性能，可以实现在蓝色、绿色和黄色之间的快速可逆变换，有望应用于海洋、绿洲和沙漠环境的自适应伪装领域。

技术领域

本发明涉及电致变色薄膜技术领域，具体涉及一种二氧化锡/五氧化二钒核壳结构的多色电致变色薄膜的制备方法。

背景技术

电致变色被定义为材料的光学性能在不同外加电压作用下发生可逆变化的现象，这种现象是由离子或电子在嵌入和脱出材料过程中的氧化还原反应引起的。在过去的几十年中，对于电致变色材料的研究步伐从未停止，在理论和实践上都得到了很大的发展。现在，电致变色材料由于其特殊的光学调制功能而应用于许多领域，例如智能窗，变色眼镜，节能信息显示器和自适应伪装。将电致变色材料应用于伪装领域是一项巨大的挑战。具体而言，可见光波段的自适应伪装需要材料根据背景的颜色变化调整自身的颜色，来达到与背景融合的目的，实现视觉检测的完美隐藏。由以往的研究可知，导电聚合物(有机电致变色材料)通常被用于伪装领域，因为其具有快速切换时间，多色变化和较好的柔韧性等优点。有机电致变色材料的一个显著优点是可以通过替换侧链基团来调节薄膜的颜色变化。这样看来，有机导电聚合物似乎是作为伪装电致变色材料的最佳选择。然而，由于有机单体复杂的合成路线，苛刻的反应条件，低产率，以及聚合物薄膜在自然环境中稳定性差等因素，限制了其实际应用。因此，探索无机电致变色材料在此方面的应用具有重大意义，因为其具有良好的化学稳定性，制备工艺简单，易于实现器件的全固态化等优点。

过渡金属氧化物五氧化二钒具有阳极和阴极双重电致变色性能，独特的多色电致变色特性使其适用于许多特殊领域。五氧化二钒薄膜可以在适当的电压下在黄色，绿色和蓝色之间可逆地转换，这三种颜色与沙漠，绿洲和海洋的颜色相吻合，因此将五氧化二钒应用于这些环境中的军事自适应伪装是可行的。通常，无机电致变色材料具有优异的抗紫外线辐射性能，这进一步促进了五氧化二钒在此领域中的应用。但是五氧化二钒薄膜在电致变色器件中也有一些缺点，例如循环可逆性与稳定性差，电导率和离子扩散系数低，着色效率低等。如今，复合材料受到了广泛关注，因为复合结构可以带来优异的协同性能或多功能性。二氧化锡是n型宽带隙半导体，由于其高电子转移率，化学惰性和对大气条件和高温的稳定性，被广泛用于锂电池，太阳能电池，液晶显示器，传感器和电致变色器件。在此，通过水热和电沉积的成膜技术合成了二氧化锡/五氧化二钒核壳结构的多色电致变色薄膜。二氧化锡纳米片的引入对氧化还原过程中五氧化二钒的颜色变化没有影响，复合薄膜仍然可以在黄色，绿色和蓝色之间可逆地改变。此外，复合薄膜在透射率调制，响应时间，着色效率和循环稳定性方面也表现出优异的性能。

发明内容

为达成此目的，本发明提供了一种二氧化锡/五氧化二钒核壳结构的多色电致变色薄膜的制备方法。该制备方法制备的无机复合薄膜具有与基底良好的结合力，化学稳定性高，光学循环性能优异的优点。同时，该电致变色薄膜可以实现在黄色，绿色和蓝色之间可逆地转换，具有广阔的应用前景。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种二氧化锡/五氧化二钒核壳结构的多色电致变色薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将导电基底在水中超声清洗，烘干待用；

(2)将尿素、盐酸、巯基乙酸和氯化亚锡二水化合物溶于去离子水中，形成前驱体溶液；

(3)将步骤(2)中前驱体溶液加入放置了导电基底的反应釜中，在80～160℃反应4～8h，取出后冲洗烘干，再在管式炉中400～600℃热处理2～4h,得到了二氧化锡纳米片阵列；