本技术属于电致变色薄膜技术领域,具体涉及一种竖直纳米晶/非晶三氧化钨电致变色薄膜及其制备方法和应用。该薄膜的制备方法包括以下步骤:S1、将清洗后的导电基底垂直放置于反应釜中,向反应釜中加入氧化锌前驱体溶液进行水热反应,获得氧化锌纳米棒薄膜模板;S2、将步骤S1获得的氧化锌纳米棒薄膜模板作为工作电极置于电沉积三氧化钨的电解液中,银/氯化银为参比电极,铂片为对电极,电化学沉积三氧化钨,经清洗、干燥后,得到竖直纳米晶/非晶三氧化钨电致变色薄膜。该薄膜具有可见光/近红外波段内独立且较大的光学调制能力、较快的变色速度以及较好的循环稳定性。
背景技术
电致变色是指器件的光学性质(如透过率、反射率)在外加小电压刺激下发生可逆、持久变化的现象。电致变色器件在智能窗、防伪标签、防眩目后视镜等光电器件领域具有广阔的应用前景。三氧化钨作为典型的电致变色材料,颜色纯正、化学稳定性较高,因而受到广泛而深入的研究。
目前,常见三氧化钨材料通常面临种种问题,例如通过磁控溅射、水热法或高温热处理合成的结晶态三氧化钨薄膜循环稳定性较好,但薄膜通常较为致密,内部离子传输路径较少,因此变色速度通常较慢且近红外波段调制能力较差;通过电化学沉积合成的三氧化钨薄膜通常为非晶态致密薄膜,虽具有相对较大的光学调制能力,但长期的电化学循环过程中难以维持原有结构,无法满足实际应用需求。因此,精确设计材料的晶体结构以及微观形貌,制备同时具有较高循环稳定性和较大且独立的可见光与近红外调制能力的三氧化钨电致变色薄膜对促进其实际应用至关重要。
竖直排列的纳米晶结构可以提供直接的离子和电子传输路径,增加材料的比表面积,为电化学反应提供更多的活性位点,从而提高材料的电化学活性,显著提高离子和电子在薄膜中的传输效率和脱嵌可逆性,从而实现更快的反应动力学以及更好的循环稳定性。然而,竖直结构的纳米晶材料制备困难,竖直结构的三氧化钨纳米晶/非晶更是鲜有报道。
实现思路