[发明专利]一种普鲁士蓝电致变色薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种普鲁士蓝电致变色薄膜的制备方法，解决现有普鲁士蓝薄膜制备过程繁琐且难以实现大规模生产的问题。该制备方法利用导电基底和金属之间的功函数差实现普鲁士蓝薄膜的原位生长，反应在室温水溶液中进行、工艺简单快捷且不需要任何仪器的辅助，易于实现普鲁士蓝电致变色薄膜的大规模制备，为电致变色器件的实际应用提供一种经济高效的途径。

技术领域

本发明属于电致变色技术领域，具体涉及一种普鲁士蓝电致变色薄膜的制备方法。

背景技术

随着人类社会的快速发展，能源短缺和环境污染成为目前全世界面临的两大主要问题。合理利用现有能源和切实有效地降低能源损耗是缓解以上问题的有效途径。

近年来，科研工作者们致力于开发新型高效节能器件并取得了一定的成就。其中，电致变色器件被认为是一种极具前景的新型节能器件并广泛应用于各种领域。例如，基于电致变色的智能窗户能够动态控制光的透光率，根据人们自身需求调节建筑物内外光线和热量的传输，从而达到建筑节能的效果。此外，电致变色技术还可以衍生出诸如电子显示器、电子纸和滑雪镜等智能产品，节约能耗的同时提高人类生活品质。

作为电致变色器件的核心部件，电致变色材料是影响其性能的关键，因此，寻求和开发可大规模制备的高性能电致变色材料对于高效电致变色系统的研究和实际应用具有重要意义。

普鲁士蓝具有开放的框架结构，有利于溶液中阳离子的快速嵌入和脱出，进而展现出快速的电致变色响应，被认为是最具潜力的电致变色材料之一。然而，目前报道的普鲁士蓝电致变色薄膜制备方法主要为水热法(Energy Mater.Sol.Cells 2018,177,9-14)和电沉积法(Nano Energy 2020,78,105148)。水热法通常在高温高压等苛刻反应条件下进行，能源消耗大且伴随着安全隐患。此外，受限于反应釜尺寸，该方法难以实现普鲁士蓝电致变色薄膜的大规模制备。电沉积法制备普鲁士蓝电致变色薄膜则需要复杂仪器的辅助，同时制备过程中需要持续消耗电能。

综上，以上方法均不利于普鲁士蓝电致变色薄膜的大规模制备。随着城市现代化建设进程不断加速，越来越多的大型建筑物采用大面积玻璃代替墙体。因此，开发合成方法简单、成本低廉、易于大规模制备的普鲁士蓝电致变色薄膜，对电致变色器件的研究和实际应用有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有普鲁士蓝薄膜制备过程繁琐且难以实现快速大规模生产的问题，而提供一种新的普鲁士蓝电致变色薄膜的制备方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种普鲁士蓝电致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将铁氰化物、三价铁盐和钾盐溶于去离子水中，获得均一溶液；

2)将导电基底与金属进行电接触，并置于步骤1)得到的溶液中浸泡进行反应，反应完成后，在导电基底表面原位形成一层普鲁士蓝电致变色薄膜，即在导电基底表面分布有一层均匀致密的普鲁士蓝薄膜。因此，该表面分布有普鲁士蓝薄膜的导电基底可直接当电极使用。

进一步地，步骤1)中，所述铁氰化物为铁氰化钾和铁氰化钠中的一种或多种，摩尔浓度为2～50mmol/L；

所述铁盐为氯化铁、硝酸铁和硫酸铁中的一种或多种，摩尔浓度为2～50mmol/L；

所述钾盐为氯化钾、硫酸钾和硝酸钾中的一种或多种，摩尔浓度为2～100mmol/L。

进一步地，步骤2)中，所述导电基底为半导体基底，选用氟掺杂氧化锡基底、锡掺杂氧化铟基底、铝掺杂的氧化锌基底或石墨烯基底。基底可以为薄膜或玻璃。

进一步地，步骤2)中，所述金属选用镍、铁、钴、锌或铜。

进一步地，为获得质量优异的薄膜，步骤2)中，所述反应时间为5～360s。