[发明专利]铈钛氧簇／聚3,4-乙烯二氧噻吩复合薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种铈钛氧簇/聚3,4‑乙烯二氧噻吩复合薄膜及其应用。所述复合薄膜通过以下方法制备：向预先装有乙腈和二氯甲烷的容器中加入3,4‑乙烯二氧噻吩、利用水热合成法制备的铈钛氧簇，用橡皮头密封容器，在磁力搅拌下，向容器内注入溶有对甲苯磺酸铁的乙腈、二氯甲烷的混合溶液，搅拌反应6～10h，得到聚合溶液；将聚合溶液倒入喷枪中，并取洁净的ITO玻璃，将其喷涂于ITO玻璃的导电面上即得所述铈钛氧簇/聚3,4‑乙烯二氧噻吩复合薄膜。制备的复合薄膜可作为电致变色材料应用在智能窗等领域中。

技术领域

本发明涉及一种新型薄膜，具体涉及一种铈钛氧簇/聚3,4-乙烯二氧噻吩复合薄膜(Ce@TiO₂/PEDOT)膜及其制备方法与应用。

背景技术

电致变色作为一种新型研究领域，其具有的优点有：适合的工作温度范围大；耗能小，与集成电路容易匹配；颜色可调范围很广且可实现连续变色；具有记忆功能，变色在开路的状态下仍可保持。

铈钛氧簇属于一种多金属氧簇，其结构中的稀土金属元素与过渡金属元素填充于其阴离子的缺位中。其结构在溶解后不会改变，特别是对于有机极性溶剂，其结构不会改变的特点使得其应用范围更广。多金属氧簇具有优异的光电性质，电化学性质与电致变色性质，其电致变色机理为当施加足够大的电压时，金属离子的空轨道上被注入电子，金属离子由高价态变为低价态，颜色发生改变；当外加电压改变时，金属离子失去电子，金属离子由低价态回到高价态，颜色恢复成原本的颜色。

3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)作为一种常见的导电聚合物单体，其聚合物(PEDOT)具有的导电率高，稳定性好，对比度大，响应速度快，可见光透过率高等特点，使其成为电致变色研究领域的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单的方法制备具有优异光电性能的铈钛氧簇/聚3,4-乙烯二氧噻吩复合薄膜。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

一种铈钛氧簇/聚3,4-乙烯二氧噻吩复合薄膜，所述复合薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)利用水热合成法制备铈钛氧簇：将钛酸四乙酯、无水氯化铈和无水乙醇加入表面涂有聚四氟乙烯的内胆中，再将所述的内胆放入水热反应釜中，在100～200℃温度下反应48～96小时，之后将所述的内胆取出反应釜冷却至室温后，得到橙红色溶液，将橙红色溶液从所述的内胆中取出，静置于室温下缓慢挥发溶剂，30～60天后得到红色晶体，即为所述铈钛氧簇；所述钛酸四乙酯与无水乙醇的体积比为 1:1～4；所述无水氯化铈物质的量以钛酸四乙酯的体积计为 0.05～0.15mmol/mL；

(2)Ce@TiO₂/PEDOT化学聚合：向预先装有乙腈和二氯甲烷的容器中加入3,4-乙烯二氧噻吩、步骤(1)制备的铈钛氧簇，得到初始溶液，密封容器，在磁力搅拌下，向容器内注入溶有对甲苯磺酸铁的乙腈、二氯甲烷的混合溶液，搅拌反应6～10h，得到聚合溶液；

(3)Ce@TiO₂/PEDOT膜的制备：将(2)中得到的聚合溶液倒入喷枪中，并取洁净的ITO玻璃，将其喷涂于ITO玻璃的导电面上即得所述铈钛氧簇/聚3,4-乙烯二氧噻吩复合薄膜。

进一步，步骤(2)中所述3,4-乙烯二氧噻吩与铈钛氧簇的质量比为1～2:1，优选为1:1。

进一步，步骤(2)中所述预先装有乙腈和二氯甲烷的容器中乙腈和二氯甲烷的体积比为1～2:1，优选1:1。

进一步，步骤(2)中所述预先装有乙腈和二氯甲烷的总体积以 3,4-乙烯二氧噻吩的质量计为80～120mL/g，优选110mL/g。