[发明专利]一种三氧化钨纳米碗电致变色材料及其制备方法

权利要求书

1.一种三氧化钨纳米碗电致变色材料，其特征在于：所述电致变色材料具有分级多孔结构，所述三氧化钨纳米碗电致变色材料以FTO导电玻璃为基底，所述基底表面依次包裹底层和外层，以晶态三氧化钨为底层，以非晶三氧化钨为外层，所述外层呈多孔结构且包含独立分散的微区晶态组织，所述外层分布着直径为2～5nm三氧化钨晶核；所述三氧化钨纳米碗电致变色材料由于其独特的晶态非晶杂化多孔纳米阵列结构，拥有优秀的电致变色性能，可见光调制幅度为85～95％，近红外光调制幅度为80～90％，完全着色时间为2～4s，褪色时间为3～5s，着色效率为90～100cm²/C，10000圈的完全着色褪色循环可见光对比度只下降了4～5％，静置7天后透过率只上升4～5％；

所述三氧化钨纳米碗电致变色材料的制备方法包括以下步骤：

将聚苯乙烯微球分散液、乙醇和丙酮混合，得到悬浊液；

将水和FTO导电玻璃放入培养皿中，将所述悬浊液和曲拉通依次滴入水表面，随后将FTO导电玻璃取出，自然干燥，得到单层PS球薄膜包裹的FTO导电玻璃；

将Na₂WO₄粉体、H₂O₂溶液混合后，用高氯酸调节pH值至1.0～2.0，得到电解液；

将所述单层PS球薄膜包裹的FTO导电玻璃作为工作电极，铂丝作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，在所述电解液中对工作电极进行脉冲沉积后进行退火处理，得到晶态三氧化钨包裹的FTO导电玻璃；

将所述晶态三氧化钨包裹的FTO导电玻璃作为基底，以WO₃为靶材，在氧气-氩气的混合气氛中进行溅射沉积，得到三氧化钨纳米碗电致变色材料。

2.根据权利要求1所述的三氧化钨纳米碗电致变色材料，其特征在于，所述纳米碗电致变色材料的直径为400～500nm，分布均匀且密排。

3.权利要求1或2所述三氧化钨纳米碗电致变色材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将聚苯乙烯微球分散液、乙醇和丙酮混合，得到悬浊液；

将水和FTO导电玻璃放入培养皿中，将所述悬浊液和曲拉通依次滴入水表面，随后将FTO导电玻璃取出，自然干燥，得到单层PS球薄膜包裹的FTO导电玻璃；

将Na₂WO₄粉体、H₂O₂溶液混合后，用高氯酸调节pH值至1.0～2.0，得到电解液；

将所述单层PS球薄膜包裹的FTO导电玻璃作为工作电极，铂丝作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，在所述电解液中对工作电极进行脉冲沉积后进行退火处理，得到晶态三氧化钨包裹的FTO导电玻璃；

将所述晶态三氧化钨包裹的FTO导电玻璃作为基底，以WO₃为靶材，在氧气-氩气的混合气氛中进行溅射沉积，得到三氧化钨纳米碗电致变色材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲沉积以0.5HZ频率，0.7V电位沉积600～1200s，脉冲时间和弛豫时间均为1s。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理为以2.5℃/min的升温速率升温至300℃并保温2～3h，然后随炉冷却。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合气氛中氧气的体积分数为10～50％。

7.根据权利要求3或6所述的制备方法，其特征在于，所述溅射沉积的溅射功率为50～100W，溅射气压为1.0～3.0Pa，溅射时间为60～100分钟，工作距离为5～10cm。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯微球分散液、乙醇和丙酮的体积比为5:5:2，所述聚苯乙烯微球分散液的质量浓度为8～10％。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述FTO导电玻璃使用前依次置于丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗，之后置于真空烘箱中干燥备用。