一种用于电致变色器件的羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质

本发明属于水凝胶电解质制备及应用领域，具体涉及一种羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质的制备及其在电致变色器件中的应用。

背景技术：

1、基于电致变色器件的智能窗在节能建筑中具有广泛应用前景。电解质作为电致变色器件的重要组成部分之一，对电致变色器件的性能具有重要影响。传统液体电解质离子电导率高，但存在易泄露、封装难度大等问题。因此开发具有高电导率、透明度高的固态或准固态电解质对促进电致变色器件的实际应用具有非常重要的意义和实用价值。

2、水凝胶电解质是以水为分散介质，由亲水聚合物形成的具有网络结构的导电高分子材料。高度交联的聚合物网络使水凝胶内部含有大量的水分。由于水凝胶中包含着大量自由水分子，使得水凝胶电解质通常具有可以媲美液态电解质的离子电导率，在电致变色器件中具有广泛应用。

技术实现思路

1、本发明属于准固态电解质制备领域，具体涉及一种用于电致变色器件中的新型水凝胶电解质及其制备方法，期望解决液态电解质容易泄露和固态电解质离子导电率低的问题。

2、本发明的另一目的在于提供一种简便的电致变色器件制作方法，用3m双面胶在两种电致变色电极间隔离出中空隔槽，灌入水凝胶溶液，紫外灯照射条件下使其在器件内部固化；可以在保证器件中电解质层厚度均匀，还可以有效密封器件，减少内部水分蒸发的风险。

3、本发明涉及的一种羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质及电解质变色器件的制备包括以下步骤：

4、(1)电极材料的制备：使用电化学工作站在导电玻璃ito上沉积普鲁士蓝和氧化钨，将二者分别作为电致变色器件的阳极和阴极；

5、(2)电解质溶液的制备：室温条件下，将0.075g羟丙基甲基纤维素加入到10ml去离子水中，充分搅拌直至形成透明均一液体，然后依次加入2g丙烯酰胺，0.074g钾盐，0.012g交联剂，15μl的盐酸溶液和40μl引发剂，搅拌直至溶液澄清透明；

6、(3)电致变色器件的组装：使用3m双面胶在步骤(1)制备的电极间围出一个中空凹槽，将步骤(2)制备的电解质溶液滴加进去，在紫外灯下照射1～2min，固化得到水凝胶电解质，最后对器件进行封装，得到电致变色器件。

7、步骤(1)中普鲁士蓝前驱体溶液制备过程：将10mm的k3fe(cn)6、10mm的fecl3、0.1m的kcl和0.1m的hcl溶液先后溶于20ml去离子水中，搅拌均匀。

8、步骤(1)中三氧化钨前驱体溶液制备过程：将0.825g的na2wo4·2h2o溶于100ml去离子水中，加入0.6ml的h2o2溶液过氧化后逐滴加入10ml的hcl溶液，搅拌均匀直至溶液变澄清。

9、步骤(1)采用电化学沉积方法，以ito导电玻璃作为工作电极，铂丝为对电极，银丝为参比电极。

10、步骤(2)中交联剂为n，n-亚甲基双丙烯酰胺，聚乙二醇二丙烯酸酯，乙二醇二甲基二丙烯酸酯中的一种或多种以上混合物。

11、步骤(2)中钾盐为氯化钾，溴化钾，氟化钾，四氟硼酸钾中的一种或两种以上的混合物。

12、步骤(2)中光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1-羟基环己基苯基甲酮，2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或两种以上的混合物。

13、步骤(2)中盐酸质量百分比浓度为10％～30％。

14、本发明具有以下优势：

15、本发明中制备水凝胶电解质的方法简便，制备的水凝胶电解质具有很高的离子电导率和光学透过率，基于该水凝胶的器件可以在电致变色器件中表现出优良的性能，其在智能变色窗以及柔性电子设备领域具有很好的应用前景。

技术特征：

1.一种用于电致变色器件中的羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质及其制备方法，其特征在于：包括羟丙基甲基纤维素0.075g，丙烯酰胺2g，交联剂0.012g，氯化钾0.74g，盐酸15μl，光引发剂40μl，去离子水10ml。

2.根据权利要求书1所述的一种用于电致变色器件中的羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质及其制备方法，其特征在于，所述交联剂为n，n-亚甲基双丙烯酰胺，聚乙二醇二丙烯酸酯，乙二醇二甲基二丙烯酸酯中的一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求书1所述的一种用于电致变色器件中的羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质及其制备方法，其特征在于，所述钾盐为氯化钾，溴化钾，氟化钾，四氟硼酸钾中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求书1所述的一种用于电致变色器件中的羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质及其制备方法，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮，1-羟基环己基苯基甲酮，2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求书1所述的一种用于电致变色器件中的羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质及其制备方法，其特征在于，所述盐酸质量百分比浓度为10％～30％。

6.根据权利要求1所述的一种用于电致变色器件中羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述步骤(1)中电极材料的制备，其特征在于，以ito(氧化铟锡)导电玻璃作为工作电极，铂丝作为对电极，银丝作为参比电极。使用电化学工作站施加电压，将目标物质电沉积到ito上。

技术总结
本发明公开了一种用于电致变色器件的羟丙基甲基纤维素水凝胶电解质及其制备方法。电解质溶液由以下组分组成：去离子水，羟丙基甲基纤维素，丙烯酰胺，交联剂，钾盐，盐酸，光引发剂。该电解质溶液在紫外灯照射下固化，形成一种水凝胶电解质。本发明涉及的新型水凝胶电解质制备方法简单，原料价廉易得，离子电导率高，透明度高，电化学稳定性好，在电致变色器件中具有很好的应用。

技术研发人员：刘建,许光韬,马娜,李小薇
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19