[发明专利]铌钨双金属氧化物电致变色纳米材料的制备方法和应用

说明书

本发明提出了一种铌钨双金属氧化物电致变色纳米材料的制备方法和应用，用以解决现有的铌钨双金属氧化物应用中存在的制备反应温度高和制备材料颗粒大导致的无法适用于电致变色薄膜制备的技术问题。本发明的铌钨双金属氧化物电致变色纳米材料的制备方法采取溶胶凝胶和水热相结合的低温合成方法，具有低温可规模化制备的优点，制备的铌钨双金属氧化物电致变色纳米材料具有粒径小，尺寸均匀和易于兼容大面积湿法薄膜构筑方法的优点，适用于构筑成均匀多孔电致变色薄膜，制备的薄膜具有光学调制范围大、响应速度快和循环寿命长的优点，且薄膜制备过程简单、方便、制备成本较低，可以大规模扩展，易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及薄膜材料的技术领域，尤其涉及一种铌钨双金属氧化物电致变色纳米材料的制备方法和应用。

背景技术

电致变色（Electrochromism,EC）是指材料的光学属性在较小外加电场的作用下发生可逆地和持久地变化的现象。电致变色器件仅需要2V左右的电压即可工作，开路状态下可以保持原有着色或褪色状态不变，因此，耗能很少。电致变色器件有望应用在建筑智能窗、防眩目后视镜、节能显示器、智能眼镜、电子书及电子标签等重要光电器件领域。无机金属氧化物电致变色材料，具有颜色纯正、化学性质稳定和光谱调控范围宽等优点，但单一金属氧化物电致变色材料存在光学调制范围小、变色速度慢、着色效率低和循环寿命短等缺点。电致变色器件的核心是电致变色层材料中离子和电子的共注入/抽出（氧化还原反应）过程，因此，构筑同时提高这两个过程的新材料是至关重要的。铌钨双金属氧化物因具有较好的电子导电性和多种利于离子传输的通道结构而受到人们的广泛关注。

近年来，制备铌钨双金属氧化物的方法多为高温固相反应法。这一方法不仅温度高，且制备的材料多为微米级颗粒造成制备的薄膜粗糙度大，光的散射强且电致变色材料不能充分有效地利用，导致光学调制范围小。纳米材料则具有比表面积大、反应活性位点多、离子传输路径短等特点，因此开发制备尺寸较小纳米材料的新方法就显得十分重要。此外，相比微米级材料，纳米尺寸的变色材料具有变色迅速、光学调制范围大、着色效率高和循环性能好等优点。

发明内容

针对现有的铌钨双金属氧化物应用中存在的制备反应温度高和制备材料颗粒大导致的无法适用于电致变色薄膜制备的技术问题，本发明提出一种铌钨双金属氧化物电致变色纳米材料的制备方法和应用，具有低温可规模化制备的优点，制备的铌钨双金属氧化物电致变色纳米材料具有粒径小，尺寸均匀和易于兼容大面积湿法薄膜构筑方法的优点，适用于构筑成均匀多孔电致变色薄膜，制备的薄膜具有光学调制范围大、响应速度快和循环寿命长的优点，且薄膜制备过程简单、方便、制备成本较低，可以大规模扩展，易于实现工业化。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种铌钨双金属氧化物电致变色纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将铌酸溶于过氧化氢水溶液并加入去离子水配制成过氧化铌酸溶胶，将钨酸溶于过氧化氢溶液并加入去离子水配制成过氧化钨酸溶胶；

S2、将步骤S1获取的过氧化铌酸溶胶和过氧化钨酸溶胶混合获取前驱体液；

S3、将步骤S2中获取的前驱体液使用稀释剂稀释后加入到反应容器中进行加热反应，得到铌钨双金属氧化物电致变色纳米材料。

进一步的，步骤S1中的过氧化铌酸溶胶中铌的浓度为0.1~2mol/L，过氧化钨酸溶胶中钨的浓度为0.1~2mol/L。

进一步的步骤S1中的过氧化氢水溶液中过氧化氢的质量百分数为20%~40%，铌酸与过氧化氢的摩尔比为1：（2~5），钨酸与过氧化氢的摩尔比为1：（2~5）。

进一步的，步骤S2中的前驱体液中的过氧化铌酸和过氧化钨酸的摩尔比为（4:13）~（60:1）。