电致变色-热致变色双响应智能节能器件及其制备方法

电致变色-热致变色双响应智能节能器件及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种电致变色?热致变色双响应智能节能器件及其制备方法，电致变色?热致变色双响应智能节能器件从上至下依次由顶端导电衬底、电解质、复合薄膜、底端导电衬底组成。本发明制备的节能窗引进了电致变色特性，能进一步提升对太阳能的调节能力，同时可以通过电压控制改变窗体的颜色。该器件结合电致变色可见光波段和热致变色近红外波段的调控特性，相对于VO2热致变色膜具有更高的太阳能调节能力和颜色调控能力，相对于电致变色器件具有更好的红外调控能力，在智能节能门窗领域具有可观的应用潜力。
【专利说明】
电致变色-热致变色双响应智能节能器件及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种双响应智能节能器件及其制备方法，特别是涉及一种电致变色-热致变色双响应智能节能器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]建筑能耗在世界总能耗中占据非常大的比重，据统计，我国建筑能耗在社会总能耗中已达30%。随着我国城市化规模的扩大、城镇建设的推进，人民生活水平的提高，建筑能耗将会逐年递增。当前，建筑节能已成为社会各界共同关注的重大课题，是经济社会可持续发展的重要保障。
[0003]窗户是建筑构件中绝热性能最差的。智能窗玻璃是一类通过响应外界刺激改变自身光学性质的智能节能玻璃，可以选择性的阻隔和透过太阳热，相对于传统的热阻隔行节能玻璃具有更优异的节能效果。智能窗玻璃一般在玻璃上镀膜实现，这层可以调节热辐射透过的材料称之为智能窗材料(薄膜)。
[0004]目前主要的智能节能窗包括电致色变、气致色变、光致色变以及热致色变等几种主要类型，其中热致色变型智能窗主要依托于V02材料在室温附近的相变特性，通过对环境温度响应改变自身红外波段光学性能，进而实现对太阳热的调控。这类智能窗由于结构简单，使用过程中无需额外消耗能量等优点，受到广泛关注，近年来得到极大发展。V02热致色变智能窗在经历了材料改性及单层，多层以及纳米复合薄膜结构的突破后，其节能效果的进一步提升遇到瓶颈。不同于V02热致色变型材料，以W03、Ti02、N1等为代表的电致变色材料可以在可见光部分进行调控。由于太阳光超过一半的能量集中在可见光部分，因此适当的增加可见光部分的调节能力对于智能窗的节能效果来说具有极大的意义。本发明基于此考虑，开发具有热-电双响应特性的智能节能窗，可进一步提升V02智能窗的节能效果。作为智能窗材料，在保证原有性能的前提下，多一种调控选择，进行多种调控方式并存的器件的研究就显得十分重要。目前尚未见到这类电致变色-热致变色双响应智能节能器件制备方法的相关报道。

【发明内容】

[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种电致变色-热致变色双响应智能节能器件及其制备方法，其制备的节能窗引进了电致变色特性，能进一步提升对太阳能的调节能力，同时可以通过电压控制改变窗体的颜色。
[0006]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种电致变色-热致变色双响应智能节能器件，其特征在于，从上至下依次由顶端导电衬底、电解质、复合薄膜、底端导电衬底组成。
[0007]优选地，所述导电衬底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。
[0008]优选地，所述电解质为LiC104的PC溶液。
[0009]优选地，所述电解质中LiC104的摩尔浓度为0.1-5mol/L。
[0010]本发明还公开了一种电致变色-热致变色双响应智能节能器件的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤:
步骤一:配置含浓度为0.05-1.5mol/L的电致变色前驱体溶液；
步骤二:往上述溶液中加入V02粉体，V02粉体和金属离子溶胶的比例是0.1g: l-5mL; 步骤三:将前一步骤所得的混合物进行分散，时间为l_24h;
步骤四:将前一步骤所得的溶液涂于双响应智能节能膜上(涂膜)，膜层干燥后厚度为50-5000 nm；
步骤五:将前一步骤所得的双响应智能节能膜进行退火处理，得到具有电致变色-热致变色特性的双响应智能节能膜；
步骤六:在前一步骤得到的双响应智能节能膜上滴加电解质溶液；
步骤七:在前一步骤得到的双响应智能节能膜上反向覆盖另一片导电衬底，得到电致变色-热致变色双响应智能节能器件。
[0011]优选地，所述分散方法包括但不局限于超声分散，搅拌分散，剪切分散，研磨或者砂磨分散;所述涂膜方法包括但不局限于浸渍提拉，旋涂，喷涂，淋涂;所述退火气氛为惰性或还原气氛，所述退火条件为300oC-500oC保温0.5-5小时;优选地，所述导电衬底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。
[0012]优选地，所述离子溶液采用可溶性醇盐溶解于醇中。
[0013]优选地，所述可溶性醇盐包括但不局限于乙醇钨、钛酸丙烯酯、钛酸四丁酯等。
[0014]优选地，所述醇包括但不局限于乙醇、乙二醇、异丙醇。
[0015]优选地，所述双响应智能节能膜由以下步骤制得:
步骤一:将电解质涂于双响应智能节能膜上；
步骤二:将另一片导电衬底反向覆盖于双响应智能节能膜上方，得到器件。
[0016]本发明的积极进步效果在于:本发明可通过温度、电压对薄膜透过率的分别进行控制。通过热的刺激可以改变器件的近红外波段透过率;通过电刺激可改变器件可见和近红外波段透过率;通过热电双刺激，可以改变器件可见和近红外波段透过，该功能可以用于窗户太阳能透过率的调节，同时也可以用于变色窗。与传统热致变色智能节能窗相比，本发明制备的节能窗引进了电致变色特性，能进一步提升对太阳能的调节能力，同时可以通过电压控制改变窗体的颜色。
【附图说明】
[0017]图1复合薄膜的X射线衍射图。
[0018]图2复合薄膜的SEM表面形貌及断面图。
[0019]图3复合薄膜表面的EDX图谱。
[0020]图4器件的热致变色-电致变色响应光谱曲线图。
[0021]图5(a)为器件变色前的示意图。
[0022]图5(b)为器件变色前的示意图。
[0023]图6为本发明电致变色-热致变色双响应智能节能器件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]本发明电致变色-热致变色双响应智能节能器件从上至下由顶端导电衬底1、电解质2、复合薄膜3、底端导电衬底4组成。
[0025]本发明电致变色-热致变色双响应智能节能器件中的导电衬底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。
[0026]本发明电致变色-热致变色双响应智能节能器件中的电解质为LiC104的PC溶液。
[0027]本发明电致变色-热致变色双响应智能节能器件中的电解质中LiC104的摩尔浓度为0.l-5mol/Lo
[0028]本发明电致变色-热致变色双响应智能节能器件的制备方法其包括以下步骤: 步骤一:配置含浓度为0.05-1.5mol/L的电致变色前驱体溶液；
步骤二:往上述溶液中加入V02粉体，V02粉体和金属离子溶胶的比例是0.1g: l-5mL; 步骤三:将前一步骤所得的混合物进行分散，时间为l_24h;
步骤四:将前一步骤所得的溶液涂于双响应智能节能膜上(涂膜)，膜层干燥后厚度为50-5000 nm；
步骤五:将前一步骤所得的双响应智能节能膜进行退火处理，得到具有电致变色-热致变色特性的双响应智能节能膜；
步骤六:在前一步骤得到的双响应智能节能膜上滴加电解质溶液；
步骤七:在前一步骤得到的双响应智能节能膜上反向覆盖另一片导电衬底，得到电致变色-热致变色双响应智能节能器件。
[0029]所述分散方法包括但不局限于超声分散，搅拌分散，剪切分散，研磨或者砂磨分散;所述涂膜方法包括但不局限于浸渍提拉，旋涂，喷涂，淋涂;所述退火气氛为惰性或还原气氛，所述退火条件为300oC-500oC保温0.5-5小时；优选地，所述导电衬底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。所述离子溶液采用可溶性醇盐溶解于醇中。所述可溶性醇盐包括但不局限于乙醇钨、钛酸丙烯酯、钛酸四丁酯等。所述醇包括但不局限于乙醇、乙二醇、异丙醇。
[0030 ]本发明电致变色-热致变色双响应智能节能器件的制备方法中的双响应智能节能膜由以下步骤制得:
步骤一:将电解质涂于双响应智能节能膜上；
步骤二:将另一片导电衬底反向覆盖于双响应智能节能膜上方，得到器件。
[0031]实施例1
将0.lgV02粉体分散于ImLTi离子浓度为0.05mol/L的溶液中，将混合物进行超声Ih处理，以1000r/min的旋涂速度于FTO玻璃上旋涂后，在惰性气氛下升温至300oC，保温0.5h;在薄膜上滴加0.lmol/L的LiC104的PC溶液，将另一片FTO玻璃覆盖于薄膜的上方，得到器件。
[0032]实施例2
将0.lgV02粉体分散于2mL W离子浓度为0.lmol/L的溶液中，将混合物进行超声2h处理，以2000r/min的旋涂速度于ITO玻璃上旋涂后，在惰性气氛下升温至400oC，保温2h;在薄膜上滴加0.5mol/L的LiC104的PC溶液，将另一片ITO玻璃反向覆盖于薄膜的上方，得到器件实施例3
将0.lgV02粉体分散于2mL Ni离子浓度为lmol/L的溶液中，将混合物进行超声8h处理，以2000r/min的旋涂速度于AZO玻璃上旋涂后，在惰性气氛下升温至450oC，保温2h。在薄膜上滴加2mol/L的LiC104的PC溶液，将另一片AZO玻璃覆盖于薄膜的上方，得到器件。
[0033]实施例4
将0.lgV02粉体分散于5mL Ti离子浓度为1.5mol/L的溶液中，将混合物进行超声24h处理，以4000r/min的旋涂速度于FTO玻璃上旋涂后，在惰性气氛下升温至500oC，保温5h。在薄膜上滴加5mol/L的LiC104的PC溶液，将另一片FTO玻璃覆盖于薄膜的上方，得到器件。
[0034]以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电致变色-热致变色双响应智能节能器件，其特征在于，从上至下依次由顶端导电衬底、电解质、复合薄膜、底端导电衬底组成。2.根据权利要求1所述的电致变色-热致变色双响应智能节能器件，其特征在于，所述导电衬底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。3.根据权利要求1所述的电致变色-热致变色双响应智能节能器件，其特征在于，所述电解质为LiC104的PC溶液。4.根据权利要求3所述的电致变色-热致变色双响应智能节能器件，其特征在于，所述电解质中LiC104的摩尔浓度为0.1-5mol/L。5.一种电致变色-热致变色双响应智能节能器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:配置含浓度为0.05-1.5mol/L的电致变色前驱体溶液； 步骤二:往上述溶液中加入V02粉体，V02粉体和金属离子溶胶的比例是0.1g: l-5mL; 步骤三:将前一步骤所得的混合物进行分散，时间为l_24h; 步骤四:将前一步骤所得的溶液涂于双响应智能节能膜上(涂膜)，膜层干燥后厚度为50-5000 nm； 步骤五:将前一步骤所得的双响应智能节能膜进行退火处理，得到具有电致变色-热致变色特性的双响应智能节能膜； 步骤六:在前一步骤得到的双响应智能节能膜上滴加电解质溶液； 步骤七:在前一步骤得到的双响应智能节能膜上反向覆盖另一片导电衬底，得到电致变色-热致变色双响应智能节能器件。6.根据权利要求5所述的电致变色-热致变色双响应智能节能器件的制备方法，其特征在于，所述分散方法包括但不局限于超声分散，搅拌分散，剪切分散，研磨或者砂磨分散;所述涂膜方法包括但不局限于浸渍提拉，旋涂，喷涂，淋涂;所述退火气氛为惰性或还原气氛，所述退火条件为300OC-500OC保温0.5-5小时;所述导电衬底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。7.根据权利要求5所述的电致变色-热致变色双响应智能节能器件的制备方法，其特征在于，所述离子溶液采用可溶性醇盐溶解于醇中。8.根据权利要求5所述的电致变色-热致变色双响应智能节能器件的制备方法，其特征在于，所述可溶性醇盐包括但不局限于乙醇钨、钛酸丙烯酯、钛酸四丁酯等。9.根据权利要求5所述的电致变色-热致变色双响应智能节能器件的制备方法，其特征在于，所述醇包括但不局限于乙醇、乙二醇、异丙醇。10.根据权利要求5所述的电致变色-热致变色双响应智能节能器件的制备方法，其特征在于，所述双响应智能节能膜由以下步骤制得: 步骤一:将电解质涂于双响应智能节能膜上； 步骤二:将另一片导电衬底反向覆盖于双响应智能节能膜上方，得到器件。
【文档编号】C03C27/06GK105840060SQ201610163256
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月19日
【发明人】高彦峰, 杨帆, 侍行凤, 张恒, 陈长
【申请人】上海大学