一种新型电致变色离子存储层薄膜及其制备方法与流程

本发明涉及薄膜的，尤其涉及一种新型电致变色离子存储层薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、材料的光学性能(透射率、反射率和吸光率)随着外加电场的极性和强度的转变而发生可逆变化的现象称为电致变色。电致变色器件在智能窗、防眩目后视镜、信息显示器、柔性可穿戴织物等领域具有巨大的商业应用潜力。

2、一个典型的电致变色器件通常由两边的透明导电层，中间的电致变色层、电解质层和对电极层组成。通常，由阴极和阳极电致变色材料组成的互补型电致变色器件具有优异的电致变色性能。其中，氧化钨(wo3)作为最具应用前景的阴极电致变色材料，备受青睐。对于氧化钨的对电极(离子存储层)材料，需要实现与氧化钨电荷存储能力和电荷存储/释放速率(即电致变色响应速度)均匹配的电荷互补性，同时离子存储层的电化学窗口与电致变色层的也需保持一致。此外，虽然对离子存储层的光学对比度没有过高的要求，但其着褪色需要与电致变色层互补。因此，选择对电极离子存储层材料时，需满足电荷存储能力高、电致变色响应速度快、循环稳定性好、光学调制范围宽等条件，而现有的研究中涉及的材料多为氧化镍(nio)、氧化锰(mno2)等过渡金属氧化物和聚苯胺等有机材料，这些传统材料的电荷存储能力有限、响应速度慢、循环稳定性差，例如氧化镍和氧化锰的电荷容量仅为3～6mc/cm2,着褪色时间为10～15s，电荷存储能力有限且电致变色响应速度慢；聚苯胺经过1000次充放电循环后，电荷容量仅能保持50％，难以达到离子存储层薄膜的长循环稳定性要求。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的不足之处，本发明提供了一种新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，以解决现有电致变色离子存储层无法兼顾响应速度快速、着色效率高、光学调制范围宽及循环稳定性好等优异性能的问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、s1金属超分子聚合物合成：选用对苯二甲醛或对苯二甲醛衍生物作为第一原料，2-乙酰吡啶或2-乙酰基吡啶衍生物作为第二原料，两者进行反应生成1，4-双[1，5-二氧-1，5-双(2-吡啶基)戊-3-基]苯或其衍生物；然后将所述1，4-双[1，5-二氧-1，5-双(2-吡啶基)戊-3-基]苯或其衍生物与醋酸铵反应，得到有机配体1，4-双(2，2′:6′，2″-三联吡啶-4′-基)苯或其衍生物；最后将所述1，4-双(2，2′:6′，2″-三联吡啶-4′-基)苯或其衍生物和rucl2(dmso)4反应，得到所述金属超分子聚合物；

5、s2前驱体溶液配制：将步骤s1得到的金属超分子聚合物溶于溶剂中，并添加入二甲基甲酰胺，搅拌混合均匀，得到电化学沉积前驱体溶液；本申请选用二甲基甲酰胺，使电化学沉积前驱体溶液中的金属超分子聚合物易于在电化学作用下成膜反应，形成本申请的高性能电致变色离子存储层薄膜。

6、s3薄膜制备：将步骤s2得到的前驱体溶液在恒定电位下通过电化学沉积的方式进行沉积反应，干燥后得到所述电致变色离子存储层薄膜。

7、优选地，所述对苯二甲醛衍生物为四氟对苯二甲醛、2，5-二氯对苯二甲醛、2，5-二乙氧基对苯二甲醛、2，5-二甲基对苯二甲醛中的至少一种。

8、优选地，所述2-乙酰吡啶衍生物为2-乙酰基-6-甲氧基吡啶、2-乙酰-4-甲基吡啶、2-乙酰基-6-甲基吡啶中的至少一种。

9、优选地，所述第一原料和第二原料在质量浓度为10～30％的强碱溶液中进行反应。

10、优选地，所述强碱溶液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。

11、优选地，所述1，4-双(2，2′:6′，2″-三联吡啶-4′-基)苯或其衍生物和rucl2(dmso)4反应是在惰性气体保护下于溶剂中进行加热回流反应，所述1，4-双(2，2′:6′，2″-三联吡啶-4′-基)苯或其衍生物和rucl2(dmso)4的摩尔比为1：1。

12、优选地，所述电化学沉积是以透明导电玻璃电极作为工作电极，金属铂片作为对电极，且恒定电位为6.0～10.0v，沉积时间为5～10min。

13、本发明的另外一方面是提供一种新型电致变色离子存储层薄膜，所述电致变色离子存储层薄膜采用如上述的新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法制备得到。

14、优选地，所述电致变色离子存储层薄膜在622～760nm红光波段处具有大于90cm2c-1的高着色效率，且具有大于70％的光学调制范围。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

16、本发明制备得到的新型电致变色离子存储层薄膜，引入有机-无机杂化材料金属-超分子聚合物作为离子存储层，改善了离子存储层材料的电致变色和电化学性能。其不仅具有快速的电致变色响应速度，而且在622～760nm红光波段处具有大于高着色效率和光学调制范围宽等性能优势；可满足建筑智能窗、汽车天幕、信息显示等特定场合的性能使用要求。

17、本发明新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，通过简单且低成本的方法制备出具有良好循环稳定性的有机-无机杂化复合材料电致变色薄膜，满足电致变色离子存储层薄膜长期使用要求。

18、本发明新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，克服了传统旋涂等方法形成的电致变色薄膜通常会出现的活性材料不均匀或聚集等问题，并且成膜过程中无需添加有机粘合剂，因此不会阻碍电荷在薄膜内部的移动，从而有利提高了薄膜的电致变色性能。

技术特征：

1.一种新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，其特征在于，所述对苯二甲醛衍生物为四氟对苯二甲醛、2，5-二氯对苯二甲醛、2，5-二乙氧基对苯二甲醛、2，5-二甲基对苯二甲醛中的至少一种。

3.如权利要求1所述的新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，其特征在于，所述2-乙酰吡啶衍生物为2-乙酰基-6-甲氧基吡啶、2-乙酰-4-甲基吡啶、2-乙酰基-6-甲基吡啶中的至少一种。

4.如权利要求1所述的新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，其特征在于，所述第一原料和第二原料在质量浓度为10～30％的强碱溶液中进行反应。

5.如权利要求4所述的新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，其特征在于，所述强碱溶液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。

6.如权利要求1所述的新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，其特征在于，所述1，4-双(2，2′:6′，2″-三联吡啶-4′-基)苯或其衍生物和rucl2(dmso)4反应是在惰性气体保护下于溶剂中进行加热回流反应，所述1，4-双(2，2′:6′，2″-三联吡啶-4′-基)苯或其衍生物和rucl2(dmso)4的摩尔比为1：1。

7.如权利要求1所述的新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，其特征在于，所述电化学沉积是以透明导电玻璃电极作为工作电极，金属铂片作为对电极，且恒定电位为6.0～10.0v，沉积时间为5～10min。

8.一种新型电致变色离子存储层薄膜，其特征在于，所述电致变色离子存储层薄膜采用如权利要求1～7任一项所述的新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法制备得到。

9.如权利要求8所述的新型电致变色离子存储层薄膜，其特征在于，所述电致变色离子存储层薄膜在622～760nm红光波段处具有大于90cm2c-1的高着色效率，且具有大于70％的光学调制范围。

技术总结
本发明公开了一种新型电致变色离子存储层薄膜的制备方法，其包括以下步骤：S1：将对苯二甲醛或对苯二甲醛衍生物与2‑乙酰吡啶或2‑乙酰基吡啶衍生物，两者进行反应生成1，4‑双[1，5‑二氧‑1，5‑双(2‑吡啶基)戊‑3‑基]苯或其衍生物；然后将其与醋酸铵反应，得到有机配体；将其和RuCl<subgt;2</subgt;(DMSO)<subgt;4</subgt;反应，得到金属超分子聚合物；S2：将其和溶剂、二甲基甲酰胺混合均匀，得到电化学沉积前驱体溶液；S3：将其在恒定电位下通过电化学沉积的方式进行沉积反应，得到电致变色离子存储层薄膜。本发明制备的薄膜，不仅具有响应速度快速、着色效率高、光学调制范围宽等性能优势，而且具有良好的循环稳定性。

技术研发人员：张洪亮,张卓慧,曹贞虎,曹鸿涛,傅晓芳,胡克银,胡珊珊
受保护的技术使用者：宁波祢若电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14