[发明专利]用苹果酸诱导制备光致变色WO3薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备光致变色WO₃薄膜的方法，特别是在诱导剂苹果酸作用下制备光致变色WO₃薄膜的方法。 

背景技术

在外界激发源的作用下，一种物质或一个体系发生颜色明显变化的现象称为变色性。光致变色是指一种化合物A受到一定波长的光照射时，可发生光化学反应得到产物B，A和B的颜色(即对光的吸收)明显不同。B在另外一束光的照射下或经加热又可恢复到原来的形式A。光致变色的材料早在1867年就有所报道，在这之后的20多年的时间里，科学家开始逐渐进入该领域研究，但直至1956年Hirshberg提出光致变色材料应用于光记录存储的可能性之后，才引起了广泛的注意。近年来，将光致变色材料用于光信息存储、光调控、光开关、光学器件材料、光信息基因材料、修饰基因芯片材料等领域已受到全球范围内的广泛关注。 

纳米氧化钨是重要的新型半导体材料，由于颗粒实现超微离子化，因此热学、电学、磁学和光学性质表现出奇异性质，其中氧化钨薄膜在光、电、气致变色、催化降解、以及光解水制氢电极材料等领域有着重要的应用。在氧化钨薄膜变色性能的研究中，电致变色已获得较为广泛地应用，如应用于建筑物和汽车的玻璃上，制造节约能源、调节光线和控制热负荷的智能窗等。而气致变色器件由于结构简单，光学调节范围较广，使其更具有市场潜力，因而成为近期氧化钨薄膜致色材料应用研究的热点之一，但是对于光致变色的成果则鲜见报道，在较少的光致变色研究报道中，存在着光致变色激发光源要求苛刻以及变色效果缺乏明确表征的不足。 

发明内容

本发明的目的就是针对现有光致变色WO₃薄膜研究的不足之处，利用苹果酸为诱导剂制备了在低功率激发光源条件下具有良好光致变色效果的WO₃薄膜，并定量的表征了WO₃薄膜的光致变色效果。 

本发明的目的是这样实现的：一种利用苹果酸诱导制备光致变色WO₃薄膜的方法通过以下步骤制得：

(1)配制0.05～3mol/L钨酸盐溶液； 

(2)离子交换合成钨酸； 

(3)用浓盐酸调整体系pH值至0.8～2.0； 

(4)按钨酸盐溶液与稳定剂及成膜剂的体积比为1.0∶0.1～1.0∶0.1～2.0。加入稳定剂和成膜剂； 

(5)按钨酸盐溶液与苹果酸的体积比为1.0∶0.5～2.0加入1～5mol/L的诱导剂苹果酸溶液； 

(6)镀膜及干燥； 

(7)热处理。 

上述第(1)步所说的配制钨酸盐溶液是指浓度为0.05～3mol/L的钨酸盐溶液，且所用钨酸盐的阳离子的强酸盐也易溶于水。第(2)步所说的离子交换合成钨酸是指将钨酸盐溶液通过阳离子交换树脂得到钨酸溶液。第(3)步所说的调整体系pH值是用质量百分比浓度为37～38％浓盐酸调节溶液的pH值为0.8～2.0。第(4)步所说的加入稳定剂和成膜剂是指在磁力搅拌器以200～600r/min的速度搅拌下逐滴加入稳定剂和成膜剂，所用稳定剂为正丙醇、丙三醇、丙酮或乙酰丙酮，所用成膜剂为分子量在2000～5000，可与水互溶、在300℃以下分解的聚合物，如聚丙烯酸。其中钨酸盐溶液与稳定剂及成膜剂的体积比为钨酸盐溶液∶稳定剂∶成膜剂＝1.0∶0.1～1.0∶0.1～2.0。第(5)步所说的加入诱导剂是指使用磁力搅拌器以200～600r/min的速度搅拌下将浓度为1～5mol/L的苹果酸溶液逐滴加入到溶液中，搅拌2～6h后放至暗处静置12～48h，其中钨酸盐溶液与诱导剂的体积比为钨酸盐溶液∶诱导剂＝1.0∶0.5～2.0。第(6)步所说的镀膜及干燥是指用浸渍提拉法提拉速度为15～25mm/s，镀膜时间为80～200s，在玻璃基片上镀膜并在40～60℃干燥。第(7)步所说的热处理是指置于真空干燥箱中，在真空度为0.05～0.1、温度为150～200℃条件下保温1～3h。 

本发明具有以下有益效果：