[发明专利]NiO纳米结构阵列材料、制备方法、电致变色器件

说明书

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种NiO纳米结构阵列材料、制备方法、电致变色器件，该材料包括衬底和设置在衬底上的NiO层，所述NiO层为形貌均一、六角堆积排列的球壳状纳米结构阵列。制备方法包括清洗衬底；在衬底制备聚苯乙烯单层薄膜，用衬底捞起薄膜后热处理，再置于磁控溅射仪中，进行溅射镀膜；加热，去除模板。使用上述材料或制备方法制备的电致变色器件。本发明形貌均一，周期性排列的球壳状NiO纳米结构阵列，球壳的纳米单元尺寸可通过微球的尺寸、溅射功率、溅射时间等参数来调控，这种周期性的空心纳米结构阵列不仅具有巨大的比表面积，也为离子在材料中的脱嵌提供了便利，可解决材料电致变色的响应速度慢的问题。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种NiO纳米结构阵列材料、制备方法、电致变色器件。

背景技术

电致变色器件具有高效、低耗、无污染、智能化等优点，在智能节能窗、汽车防眩目后视镜、红外隐身等领域均具有广阔的应用前景，已成为国内外研究的热点。在众多电致变色材料中，NiO材料由于具有较高电致变色效率和较大的光学调制范围，且储量丰富成本低，在电致变色器件的研发中引起了人们的广泛关注。

离子在电致变色材料中的嵌入和脱出与材料的比表面积密切相关，而材料的比表面积可通过其微观结构来调控。因此，设计特定的纳米结构并实现纳米结构的可控制备，是获得性能稳定，光学调控范围大，响应时间快的电致变色器件的有效途径。例如，已经报道的TiO₂/NiO核壳复合结构，NiO螺旋网状结构，Al掺杂的NiO柱状结构等。尽管人们通过特定纳米结构的设计，在一定程度上提升了NiO材料的电致变色性能，但是上述所制备的纳米结构的制备工艺相对复杂，纳米单元形态不均一且不易调控，严重制约了NiO材料在电致变色器件领域中的应用。因此，发展一种简便实用且形态可调控的NiO纳米结构阵列的制备方法，仍然是NiO基电致变色器件研发中亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种周期性排列、具有球壳状、且形态易调控的NiO纳米结构阵列材料、制备方法，及其电致变色器件。

为达上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种NiO纳米结构阵列材料，包括衬底和设置在衬底上的NiO层；所述NiO层为形貌均一、六角堆积排列的球壳状纳米结构阵列。

所述的衬底为氧化铟锡导电玻璃衬底。

所述的NiO层球壳状纳米单元的高度为480~540 nm。

一种NiO纳米结构阵列材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，清洗玻璃衬底和氧化铟锡导电玻璃衬底；

S2，利用自组装方法在S1清洗的玻璃衬底制备聚苯乙烯单层薄膜；

S3，用S1清洗的氧化铟锡导电玻璃衬底捞起S2制备的聚苯乙烯单层薄膜，在室温下自然干燥，形成单层胶体晶体模板；

S4，将S3制备的单层胶体晶体模板置于干燥箱中热处理；

S5，将S4热处理的模板取出后置于磁控溅射仪中，进行溅射镀膜；

S6，将S5溅射镀膜的模板取出后置于马弗炉加热，去除聚苯乙烯模板，形成球壳状结构的NiO纳米阵列材料。

所述步骤S1具体的步骤为：

SA1，将玻璃衬底依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别超声清洗30分钟；

SA2，将玻璃衬底置于浓硫酸与双氧水体积比为3:1的混合液中浸泡8小时，然后超声清洗60分钟，再用去离子水反复清洗；

SA3，将玻璃衬底置于氨水、双氧水、去离子水体积比为1:1:3的混合液中超声清洗60分钟，用去离子水清洗多次后待用；