一种高循环稳定性的电致变色复合薄膜及其制备方法与流程

本发明涉及电致变色材料，具体而言，涉及一种高循环稳定性的电致变色复合薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、电致变色材料作为一种新兴的、极具应用前景的智能材料而被广泛研究。在众多的电致变色薄膜制备研究中，在过去的几十年里，电致变色材料由于其特殊的光调制功能，在许多领域显示出了很有前途的优势和应用前景，如电子显示、智能窗口、自适应伪装、能量存储等。现有的电致变色储能薄膜存在循环稳定性差、难以大面积制备等问题，阻碍了其实际应用。cn114538788a公开了一种层状双金属氢氧化物电致变色储能薄膜的制备方法，以金属有机框架zif-8为前驱体制备的ldh具有多种孔道结构、比表面积大、孔隙率高和活性位点多等优点；同时，镍基和钴基材料具有十分优异的电化学性能，为高性能电致变色储能材料的设计制备提供了新的可能性；通过对ldh元素组成和纳微结构的合理设计，获得容量高、光学调制范围大、响应速度快以及循环稳定性好的高性能电致变色超级电容器薄膜，对电致变色储能材料的实际应用，具有十分重要的意义。young-hoon lee发展了阴极恒电流电沉积法制备co(oh)2/ni(oh)2电致变色纳米膜，制备迅速，可在1分钟内完成制备，具有多种颜色变换且响应时间较短，但膜层和基底的结合力不好，易脱落，影响了该膜层的循环稳定性和在实际应用中的可行性(nano energy 72(2020)

2、104720)。bushra safdar发展了恒电位沉积法制备co(oh)2/ni(oh)2电致变色薄膜，结果显示光电化学性能比单独的co(oh)2和ni(oh)2薄膜要优越，但是该膜层依旧存在和基底结合力不好的问题(chemical physics letters 783(2021)139024)。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种高循环稳定性的电致变色复合薄膜及其制备方法。以解决现有技术中co(oh)2/ni(oh)2与基底结合力不好，易脱落，影响了该膜层的循环稳定性和在实际应用中的可行性的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种高循环稳定性的电致变色复合薄膜的制备方法，具体步骤如下：

4、(1)将锰盐、钠盐溶于超纯水中，制备a溶液，将钴盐、镍盐溶于超纯水中，制备b溶液；

5、(2)将fto/ito导电玻璃置于a溶液中作为工作电极，经过电沉积得到mno2连接层；

6、(3)将上述得到的镀有mno2连接层的fto/ito导电玻璃置于b溶液中作为工作电极，经过电沉积得到mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜。

7、本发明的制备方法能够简单、快速地得到mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜；该复合薄膜中通过构筑一层mno2连接层，能够提高基底和co(oh)2/ni(oh)2薄膜的结合力，使得该复合薄膜具有优越的光电性能，有力地推动了co(oh)2/ni(oh)2电致变色薄膜的工程化应用。

8、进一步地，所述锰盐为mnso4·xh2o、mn(no3)2·xh2o、mncl2·xh2o中的一种，所述钠盐为na2so4、nano3中的一种。

9、进一步地，所述钴盐为co(no3)2·6h2o或cocl2·6h2o中的一种，所述镍盐为ni(no3)2·6h2o或nicl2·6h2o中的一种。

10、进一步地，所述a溶液中的锰盐的浓度为0.02-0.2mol/l，钠盐的浓度为0.02-0.2mol/l。

11、进一步地，所述b溶液中的钴盐浓度为0.02-0.2mol/l，镍盐浓度为0.02-0.2mol/l。

12、进一步地，在步骤(2)中，电沉积还包括将pt片或pt网作为对电极，ag/agcl作为参比电极，沉积电位为-0.5至-1.0v之间，沉积时间为5-60s。

13、进一步地，在步骤(3)中，电沉积还包括将pt片或pt网作为对电极，ag/agcl作为参比电极，沉积电位为-0.5至-1.0v之间，沉积时间为5-60s。

14、通过选择a溶液和b溶液中盐的种类、调控a溶液和b溶液中盐的浓度、控制mno2和co(oh)2/ni(oh)2沉积电位以及沉积时间，能够实现mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜的制备，既能够mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜具有致密的多孔结构，还提高mno2/co(oh)2/ni(oh)2与基体的结合强度，使得mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜在具有较好的光调制幅度和较快的响应时间的同时，循环稳定性相应提高。

15、进一步地，在步骤(2)中，电沉积结束后，采用去离子水冲洗mno2连接层表面，然后放置在烘箱中进行烘干，烘干温度为50-80℃，烘干时间为1-6h。

16、进一步地，在步骤(3)中，电沉积结束后，去离子水冲洗mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜表面，然后放置在烘箱中进行烘干，烘干温度为50-80℃，烘干时间为1-6h。

17、相对于现有技术，本发明所述的一种高循环稳定性的电致变色复合薄膜及其制备方法，具有以下优势：

18、1)本发明的制备方法能够简单、快速地得到mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜；该复合薄膜中通过构筑一层mno2连接层，能够提高基底和co(oh)2/ni(oh)2薄膜的结合力，使得该复合薄膜具有优越的光电性能，有力地推动了co(oh)2/ni(oh)2电致变色薄膜的工程化应用；

19、2)通过选择a溶液和b溶液中盐的种类、调控a溶液和b溶液中盐的浓度、控制mno2和co(oh)2/ni(oh)2沉积电位以及沉积时间，能够实现mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜的制备，既能够mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜具有致密的多孔结构，还提高mno2/co(oh)2/ni(oh)2与基体的结合强度，使得mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜在具有较好的光调制幅度和较快的响应时间的同时，循环稳定性相应提高。

20、本发明还提供了一种高循环稳定性的电致变色复合薄膜，采用上述所述的制备方法得到。

21、所述mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜与上述mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜的制备方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种高循环稳定性的电致变色复合薄膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锰盐为mnso4·xh2o、mn(no3)2·xh2o、mncl2·xh2o中的一种，所述钠盐为na2so4、nano3中的一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钴盐为co(no3)2·6h2o或cocl2·6h2o中的一种，所述镍盐为ni(no3)2·6h2o或nicl26h2o中的一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述a溶液中的锰盐的浓度为0.02-0.2mol/l，钠盐的浓度为0.02-0.2mol/l。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述b溶液中的钴盐浓度为0.02-0.2mol/l，镍盐浓度为0.02-0.2mol/l。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，电沉积还包括将pt片或pt网作为对电极，ag/agcl作为参比电极，沉积电位为-0.5～-1.0v，沉积时间为5-60s。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中电沉积还包括将pt片或pt网作为对电极，ag/agcl作为参比电极，沉积电位为-0.5～-1.0v，沉积时间为5-60s。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，电沉积结束后，采用去离子水冲洗mno2连接层表面，然后放置在烘箱中进行烘干，烘干温度为50-80℃，烘干时间为1-6h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，电沉积结束后，去离子水冲洗mno2/co(oh)2/ni(oh)2电致变色复合薄膜表面，然后放置在烘箱中进行烘干，烘干温度为50-80℃，烘干时间为1-6h。

10.一种高循环稳定性的电致变色复合薄膜，其特征在于，采用权利要求1～9任一项所述的制备方法得到。

技术总结
本发明提供一种高循环稳定性的电致变色复合薄膜及其制备方法，具体步骤如下：(1)将锰盐、钠盐溶于超纯水中，制备A溶液，将钴盐、镍盐溶于超纯水中，制备B溶液；(2)将FTO/ITO导电玻璃置于A溶液中作为工作电极，经过电沉积得到MnO<subgt;2</subgt;连接层；(3)将上述得到的镀有MnO<subgt;2</subgt;连接层的FTO/ITO导电玻璃置于B溶液中作为工作电极，经过电沉积得到MnO<subgt;2</subgt;/Co(OH)<subgt;2</subgt;/Ni(OH)<subgt;2</subgt;电致变色复合薄膜。本发明的制备方法能够简单、快速地得到MnO<subgt;2</subgt;/Co(OH)<subgt;2</subgt;/Ni(OH)<subgt;2</subgt;电致变色复合薄膜；该复合薄膜中通过构筑一层MnO<subgt;2</subgt;连接层，能够提高基底和Co(OH)<subgt;2</subgt;/Ni(OH)<subgt;2</subgt;薄膜的结合力，使得该复合薄膜具有优越的光电性能，有力地推动了Co(OH)<subgt;2</subgt;/Ni(OH)<subgt;2</subgt;电致变色薄膜的工程化应用。

技术研发人员：曹艳辉,丁珍妮,叶志民,张心悦
受保护的技术使用者：洛阳船舶材料研究所（中国船舶集团有限公司第七二五研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31