[发明专利]调控近红外光的电致变色微孔分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种调控近红外光的电致变色微孔分子筛的制备方法，包括：将硅粉、氯化铵粉末、氟化钠、氯化锂加入氧化铝坩埚内得到混合物，将混合物在氮气气氛下进行热处理得到锂铝硅氧化物，所述硅粉、氯化铵、氟化钠和氯化锂的质量比为0.05‑1:0.065‑0.13:0.325‑0.5:0.065‑0.13。该制备方法能够高效的制备出可电场调控的微孔分子筛，本发明还提供了采用该可电场调控的光微孔分子筛的制备方法制备得到的光微孔分子筛，以及该光微孔分子筛在近红外光调控上的应用。制备得到的微孔分子筛在外加电场作用下后具有较好的红外光调控性能。

技术领域

本发明属于电致变色材料领域，具体涉及调控近红外光的电致变色微孔分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

电致变色材料是一种对可以对光进行电场调控的智能材料，在日常生活中具有非常广泛的应用，例如柔性显示器和智能玻璃等。可见光至红外波段电致变色在日常生活中可以通过表现出辐射加热或冷却来减少住宅和工业生产中的电力消耗和碳排放。可见电致变色研究范围广泛，材料跨越从无机化合物(例如，普鲁士蓝色类似物和WO₃)到有机分子和聚合物(例如，聚苯胺)报道了它们的电致变色特性。与可见光电致变色相比，虽然红外电致变色的研究较少，但其在光学的和热学的应用有很大的想象空间。例如，调控红外光电致变色器件表现出辐射加热或冷却在地球上，减少电力消耗和碳足迹在住宅和工业设置。材料展示调控因此，红外电致变色显然有吸引力。因此，能在可见至红外波段展现出优异电致变色性能的材料是在未来具有巨大潜力。

近年研究已经报道了几种具有调控红外光可调控的电致变色材料，例如聚苯胺和WO₃。然而，使用含水和聚合物限制了它们在高温下的应用。此外，目前此类材料还存在对近红外调控范围较窄等缺点。因此，电致变色材料具有高可见光和红外光谱范围内的可调性仍然存在被追捧。众所周知，LTO已被广泛用作锂离子电池的阳极材料。最近，李远教授课题组研究了Li₄Ti₅O₁₂(LTO)表现出可调谐从可见光到红外波长的发射率或反射率，在锂化过程中，LTO从脱锂态(Li₄Ti₅O₁₂)转变为锂化态(Li₇Ti₅O₁₂)，这导致电磁特性的急剧变化。当嵌锂时，LTO纳米颗粒从超宽带光反射器转变为光吸收器和热辐射器。该材料的光反射率在太阳光，中波红外和长波红外波段分别表现出可调性，并在大量循环后依然保有优异性能。Li₄Ti₅O₁₂纳米颗粒在可见至红外波长中具有高反射率，而Li₇Ti₅O₁₂纳米颗粒具有高吸收率或辐射率。光谱反射率R(λ)的测量证实，在0.4μm至11μm的波长(λ)范围内可感知的可调性0.4，即，该材料具有超宽带电致变色性能，并且显示在大量循环中稳定的电致变色行为。宽带电致变色性能使其在红外伪装以及空间和环境温度调控方面具有很好的应用前景。

基于上述理念，我们设计了一类不含过渡金属的微孔分子筛材料LiAlSiO₄(LASO-1)和Li₂Al₂Si₃O₁₀(LASO-2)纳米薄片材料，其具有三维微孔孔道结构，使得在电压下，Li离子在孔道中可以自由输运。在不同电压下，LASO表现调控近红外光0.5-2.0μm调控特性。其特点是不同电压下，在可见光区变化较小，而在近红外光区有明显的变化，这既保持了材料的透明性，又可以对由近红外光导致的温度变化进行调节。因此，这在未来汽车智能玻璃和建筑节能材料中具有重要的应用前景。

发明内容

本发明提供一种调控近红外光的电致变色微孔分子筛的制备方法，该制备方法能够高效的制备出可电场调控的微孔分子筛，即锂铝硅氧化合物，制备得到的微孔分子筛在外加电场作用下后具有较好的红外光调控性能。

一种调控近红外光的电致变色的微孔分子筛的制备方法，包括：