一种以聚3,4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件及其应用的利记博彩app
【专利摘要】一种以聚3,4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件及其应用。本发明涉及电致变色器件【技术领域】。本发明要解决制备电极的过程工艺复杂；五氧化二钒变色过程与另一电极电致变色材料颜色的匹配性差，颜色对比度不明显的问题。该电致变色器件包括：工作电极、对电极和电解质层，工作电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的五氧化二钒薄膜组成；对电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的聚3,4-乙撑二氧噻吩薄膜组成；电解质层处于工作电极和对电极之间。本发明工艺简单，在应用中颜色对比明显。本发明用于建筑物的智能窗和显示器装置中。
【专利说明】—种以聚3, 4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及电致变色器件【技术领域】，具体为一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件及其应用。
【背景技术】
[0002]电致变色现象是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的化学变化的现象，在外观上表现为颜色或透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，利用这种材料制备成的具有可控变色功能的器件被称为智能或电致变色器件(electrochromic device, ECD)。由于能够在外加电场下改变自身的反射率、透过率、吸收率，所以电致变色器件能够选择性地调节外界热辐射和阻止内部热向外扩散，因此电致变色器件能够作为一种控温装置来使用。与此同时，由于能够在外加电场的作用下改变自身的颜色，所以电致变色器件也能够作为显示器使用。五氧化二钒作为唯一一种同时能够阳极变色(黄色)和阴极变色(绿色)的材料，其在电致变色器件领域表现出非常大的优势。但是，传统方法制备的五氧化二钒都是以粉末的形式存在，在制备成电极的过程中需要采用刮膜的方法将五氧化二钒粉末刮涂至透明导电玻璃表面(如FT0)，工艺复杂；另外，传统在构建电致变色器件时，并未考虑到整个电致变色器件变色的过程中，五氧化二钒变色过程与另一电极电致变色材料颜色的匹配性问题，照成颜色对比度不明显。
【发明内容】
[0003]本发明要解决传统方法制备的五氧化二钒都是以粉末的形式存在，制备电极的过程工艺复杂；另外，传统在构建电致变色器件时，五氧化二钒变色过程与另一电极电致变色材料颜色的匹配性差，造成颜色对比度不明显的问题，而提供的一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件及其应用。
[0004]一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件，包括:工作电极、对电极和电解质层，其中，工作电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的五氧化二钒薄膜组成；对电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜组成；电解质层处于工作电极和对电极之间。
[0005]一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件作为控温装置在建筑物的智能窗中的应用；或者一种以聚3,4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件作为变色装置在显示器装置中的应用。
[0006]本发明的有益效果是:本发明采用聚苯乙烯胶体晶体为模板制备三维有序大孔结构的五氧化二钒薄膜，其直接生长于透明导电玻璃的表面。另外，三维有序大孔结构极大地提高了五氧化二钒的电致变色性能。采用聚3，4-乙撑二氧噻吩与五氧化二钒相匹配，在工作电极的五氧化二钒处于阳极电压下呈现黄色的状态下，对电极的聚3,4-乙撑二氧噻吩正好表现为蓝色，蓝色为黄色的互补色，颜色对比明显；在工作电极的五氧化二钒处于阴极电压下呈现绿色的状态下，对电极的聚3，4-乙撑二氧噻吩正好表现为透明状态。从而这样的颜色匹配能够极大的提高整个电致变色器件的颜色对比度。
[0007]本发明制备的以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器用于建筑物的智能窗和显示器装置中。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为实施例一所述胶体晶体模板的扫描电镜照片；图2为以胶体晶体为模板，电沉积获得三维有序大孔结构五氧化二钒工艺示意图；图3为三维有序大孔结构的五氧化二钒薄膜的扫描电镜照片；
[0009]图4为实施例一以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件的结构示意图；
[0010]图5为实施例一以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件的实物图；
[0011]图6为实施例一以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件在阳极状态下的实物图如所示；图7为在阴极状态下的实物图。
【具体实施方式】
[0012]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0013]【具体实施方式】一:本实施方式一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件包括:工作电极、对电极和电解质层，其中，工作电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的五氧化二钥;薄膜组成；对电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜组成；电解质层处于工作电极和对电极之间。
[0014]本实施方式采用聚苯乙烯胶体晶体为模板制备三维有序大孔结构的五氧化二钒薄膜，其直接生长于透明导电玻璃的表面。另外，三维有序大孔结构极大地提高了五氧化二钒的电致变色性能。采用聚3，4-乙撑二氧噻吩与五氧化二钒相匹配，在工作电极的五氧化二钒处于阳极电压下呈现黄色的状态下，对电极的聚3，4-乙撑二氧噻吩正好表现为蓝色，蓝色为黄色的互补色，颜色对比明显；在工作电极的五氧化二钒处于阴极电压下呈现绿色的状态下，对电极的聚3，4-乙撑二氧噻吩正好表现为透明状态。
[0015]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述五氧化二钒薄膜是采用聚苯乙烯胶体晶体为模板所制备。其它与【具体实施方式】一相同。
[0016]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:五氧化二钒薄膜的制备方法如下:
[0017]一、分别采用丙酮、甲醇和超纯水将FTO玻璃超声清洗干净，再放入恒温静置培养箱中，控制聚苯乙烯小球的质量浓度为0.16%，恒温温度为60°C，反应3天，获得胶体晶体模板；
[0018]二、以步骤一获得胶体晶体为模板，阳极沉积填充五氧化二钒，硫酸氧钒的浓度为
0.2mol/L，高氯酸钠的浓度为0.25mol/L，参比电极为饱和银/氯化银电极，电沉积电压为1.5V，电沉积时间为40秒，获得薄膜；
[0019]三、将步骤二中获得的薄膜放入四氢呋喃中，静置12h，再在温度为200°C条件下，热处理4h，获得三维有序大孔结构的五氧化二钒薄膜。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0020]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜为电沉积获得，采用樟脑磺酸作为掺杂剂。其它与【具体实施方式】一相同。
[0021]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一或四不同的是--聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜的制备方法如下:
[0022]一、分别采用丙酮、甲醇和超纯水将FTO玻璃超声清洗干净；
[0023]二、以步骤一处理的FTO玻璃为基板，采用阳极沉积的方法，控制3，4-乙撑二氧噻吩单体的浓度为0.2mol/L，樟脑磺酸的浓度为0.4mol/L，参比电极为饱和银/氯化银电极，电沉积电压为IV，电沉积时间为120s，获得樟脑磺酸掺杂的聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜。其它与【具体实施方式】一或四相同。
[0024]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述电解质层为高氯酸锂的碳酸丙烯酯/乙腈混合溶液，高氯酸锂的溶度为lmol/L，碳酸丙烯酯与乙腈以体积比为1:1。其它与【具体实施方式】一相同。
[0025]【具体实施方式】七:如【具体实施方式】一所述的一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件作为控温装置在建筑物的智能窗中的应用；或者一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件作为变色装置在显示器装置中的应用。
[0026]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0027]实施例一:
[0028]本实施例一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件包括:工作电极、对电极和电解质层，其中，工作电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的五氧化二钒薄膜组成；对电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜组成；电解质层处于工作电极和对电极之间。
[0029]五氧化二钒薄膜的制备方法如下:
[0030]一、分别采用丙酮、甲醇和超纯水将FTO玻璃超声清洗干净，再放入恒温静置培养箱中，控制聚苯乙烯小球的质量浓度为0.16%，恒温温度为60°C，反应3天，获得胶体晶体模板；
[0031]二、以步骤一获得胶体晶体为模板，阳极沉积填充五氧化二钒，硫酸氧钒的浓度为
0.2mol/L，高氯酸钠的浓度为0.25mol/L，参比电极为饱和银/氯化银电极，电沉积电压为
1.5V，电沉积时间为40秒，获得薄膜；
[0032]三、将步骤二中获得的薄膜放入四氢呋喃中，静置12h，再在温度为200°C条件下，热处理4h，获得三维有序大孔结构的五氧化二钒薄膜。
[0033]聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜的制备方法如下:
[0034]A、分别采用丙酮、甲醇和超纯水将FTO玻璃超声清洗干净；
[0035]B、以步骤A处理的FTO玻璃为基板，采用阳极沉积的方法，控制3，4_乙撑二氧噻吩单体的浓度为0.2mol/L,樟脑磺酸的浓度为0.4mol/L，参比电极为饱和银/氯化银电极，电沉积电压为IV，电沉积时间为120s，获得樟脑磺酸掺杂的聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜。
[0036]本实施例电致变色器件的使用:使用时，在两边透明的FTO导电玻璃上接上可以输出交替变化+1.5V和-1.5V的直流电源。其工作原理如下:在工作电极的五氧化二钒处于阳极电压+1.5V下呈现黄色的状态下，对电极的聚3，4-乙撑二氧噻吩正好表现为蓝色，蓝色为黄色的互补色，颜色对比明显；在工作电极的五氧化二钒处于阴极电压-1.5V下呈现绿色的状态下，对电极的聚3，4-乙撑二氧噻吩正好表现为透明状态。
[0037]本实施例所述胶体晶体模板的扫描电镜照片如图1所示；以胶体晶体为模板，电沉积获得三维有序大孔结构五氧化二钒工艺示意图如图2所示；三维有序大孔结构的五氧化二钒薄膜的扫描电镜照片如图3所示；
[0038]本实施例以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件的结构示意图如图4所示，a代表FTO玻璃，b代表五氧化二钒，c代表电解质，d代表的聚3，4-乙撑二氧噻吩；
[0039]本实施例以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件的实物图如图5所示；
[0040]本实施例以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件在阳极状态下的实物图如图6所示；在阴极状态下的实物图如图7所示。
【权利要求】
1.一种以聚3,4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件，其特征在于该电致变色器件包括:工作电极、对电极和电解质层，其中，工作电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的五氧化二钒薄膜组成；对电极由透明导电FTO玻璃基板和沉积于其上的聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜组成；电解质层处于工作电极和对电极之间。
2.根据权利要求1所述的一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件，其特征在于所述五氧化二钒薄膜是采用聚苯乙烯胶体晶体为模板所制备。
3.根据权利要求1或2所述的一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件，其特征在于五氧化二钒薄膜的制备方法如下: 一、分别采用丙酮、甲醇和超纯水将FTO玻璃超声清洗干净，再放入恒温静置培养箱中，控制聚苯乙烯小球的质量浓度为0.16%，恒温温度为60°C，反应3天，获得胶体晶体模板； 二、以步骤一获得胶体晶体为模板，阳极沉积填充五氧化二钒，硫酸氧钒的浓度为.0.2mol/L，高氯酸钠的浓度为0.25mol/L，参比电极为饱和银/氯化银电极，电沉积电压为.1.5V，电沉积时间为40秒，获得薄膜； 三、将步骤二中获得的薄膜放入四氢呋喃中，静置12h，再在温度为200°C条件下，热处理4h，获得三维有序大孔结构的五氧化二钒薄膜。
4.根据权利要求1所述的一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件，其特征在于所述聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜为电沉积获得，采用樟脑磺酸作为掺杂剂。
5.根据权利要求1或4所述的一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件，其特征在于聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜的制备方法如下: 一、分别采用丙酮、甲醇和超纯水将FTO玻璃超声清洗干净； 二、以步骤一处理的FTO玻璃为基板，采用阳极沉积的方法，控制3，4-乙撑二氧噻吩单体的浓度为0.2mol/L，樟脑磺酸的浓度为0.4mol/L，参比电极为饱和银/氯化银电极，电沉积电压为IV，电沉积时间为120s，获得樟脑磺酸掺杂的聚3，4-乙撑二氧噻吩薄膜。
6.根据权利要求1所述的一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件，其特征在于所述电解质层为高氯酸锂的碳酸丙烯酯/乙腈混合溶液，高氯酸锂的溶度为lmol/L，碳酸丙烯酯与乙腈以体积比为1:1。
7.如权利要求1所述的一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件的应用，其特征在于一种以聚3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件作为控温装置在建筑物的智能窗中的应用；或者一种以聚.3，4-乙撑二氧噻吩和五氧化二钒为电致变色电极材料的电致变色器件作为变色装置在显示器装置中的应用。
【文档编号】G02F1/155GK104199228SQ201410503605
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】李垚, 童仲秋, 赵九蓬, 王晶, 王艺 申请人:哈尔滨工业大学