用于电致变色玻璃的CeO2‑TiO2离子储存电极薄膜的制备方法与流程

本发明属于电致变色玻璃中离子储存电极材料制备领域，具体为用于电致变色玻璃的ceo2-tio2离子储存电极薄膜的制备方法。

背景技术：

电致变色玻璃就是在电场作用下具有光吸收/透过的可调节性的智能玻璃。随着现代经济的迅速发展，人们的节能环保和健康舒适意识不断提高，对绿色智能建筑材料也提出了更高的要求。建筑物的能耗在社会总能耗中占有相当大的比例，而窗户是建筑物能量损失的主要途径。特别是在夏季为保持凉爽，冬季为保持温暖的温度调节设备将耗费的大量能源。因此，电致变色玻璃的研究越来越受到重视，成为了一个研究热点。

电致变色是指材料在交替的高低或正负外电场的作用下，通过注入或抽取电荷(离子或电子)，从而在低透射率的着色状态和高透射率的褪色状态之间产生可逆变化的一种特殊现象，在外观性能上则表现为颜色及透明度的可逆变化。电致变色玻璃采用多层结构，将透明导电膜镀在两片玻璃表面形成一个空腔。在空腔里，交替填充着电致变色层、电解质层和离子存储层三层活性薄层，近年来人们越来越多的开始关注对离子存储层的研究。

纳米材料的小尺寸效应和高比表面积效应使其具有良好的光学性能，以及可见光的透过方面，具有很强的优势。纳米tio2是一种优异的光电功能半导体材料，有很好的化学稳定性和较好的循环可逆性，具有原料易得、制备方便等优势，是作为电致变色玻璃功能薄膜的首选材料。纳米ceo2产品无毒、无刺激、无味、安全可靠，性能稳定，具有4f电子能级结构，有很多电子跃迁能级，以及纳米颗粒的小尺寸和高比表面积效应，在li⁺离子注入和脱出时都能保持较高的透光率，而且具有很好的循环可逆性，非常适合作为透射型电致变色玻璃的离子储存层，多用于掺杂使用。

目前，在透射型电致变色器件中，很少有单一电极薄膜材料能够同时满足高的离子电荷储存容量、较好的循环可逆性，同时兼具较高的光透过率。所以对单一电极薄膜进行改性研究是找到理想的离子储存材料的途径。

技术实现要素：

本发明将具有良好循环可逆性的光惰性材料纳米ceo2掺杂到tio2中作为一种离子储存材料。同未掺杂ceo2的tio2薄膜相比，ceo2-tio2复合薄膜离子储存容量和透光性能的效果更好。

本发明的目的在于提出一种用于电致变色玻璃的ceo2-tio2离子储存电极薄膜的制备方法。

本发明提供的一种用于ceo2-tio2离子储存电极薄膜的制备方法如下：首先用无水乙醇溶解钛酸丁酯，将水解抑制剂二乙醇胺加入其中，制备出钛的醇溶液；然后将硝酸铈制备的铈的醇溶液滴加入上述配好的钛的醇溶液中，将混合溶液置于磁力搅拌器上持续搅拌，获得ceo2-tio2复合溶胶；最后采用提拉浸渍法，将溶胶涂覆在超声清洗的ito导电玻璃上并进行烧结，得到ceo2-tio2离子储存电极薄膜。

本发明进一步给出在上述方法基础上的具体工艺参数：

1、配置钛的醇溶液的工艺参数：用无水乙醇按1∶2(体积比)的比例溶解钛酸丁酯，将水解抑制剂二乙醇胺按照7％～10％(体积百分比)的比例加入其中，制备出钛的醇溶液。

2、制备ceo2-tio2复合溶胶的工艺参数：用无水乙醇按4∶5(质量比)的比例溶解硝酸铈，将水解抑制剂冰醋酸按照7％～10％(体积百分比)的比例加入其中，将铈的醇溶液按照0.55∶1～1∶1(ce/ti摩尔比)的比例滴加入上述配好的钛的醇溶液中，配制ceo2-tio2复合溶胶。

3、制备ceo2-tio2复合离子储存电极薄膜的工艺参数：将超声清洗后的ito导电玻璃以1-2.5mm/s的速率浸入配制的ceo2-tio2复合溶胶，5min之后，以同样的速率将玻璃提拉出来，在25℃温度条件下干燥10min，在80℃温度条件下干燥30min，最后置于马弗炉中在280℃-350℃温度条件下烧结2-3h，得到ceo2-tio2复合离子储存电极薄膜。

本发明还给出了优选的方案，具体如下：

首先，用无水乙醇按1∶2(体积比)的比例溶解钛酸丁酯，再将水解抑制剂二乙醇胺按照7％～10％(体积百分比)的比例加入其中，制备出钛的醇溶液；然后将铈的醇溶液按照0.55∶1～1∶1(ce/ti摩尔比)的比例滴加入上述配好的钛的醇溶液中，配制ceo2-tio2复合溶胶；最后将溶胶以1-2.5mm/s的速率涂覆在超声清洗的ito导电玻璃上，干燥后置于马弗炉中，在280℃-350℃烧结2-3h，得到ceo2-tio2离子储存电极薄膜。

本发明的作用机理是：二氧化钛薄膜自身具有离子注入/脱出可逆性好以及在聚合物电解质中化学性能稳定等优点，但是其弱阴极着色效应极大的限制了它的应用。二氧化铈具有4f电子能级结构，有丰富的电子跃迁能级，以及纳米颗粒的小尺寸和高比表面积效应，在li⁺离子注入和脱出时都能保持较高的透光率，而且具有很好的循环可逆性。铈的掺杂能够显著改善二氧化钛薄膜的离子储存容量以及光学性能，使得ceo2-tio2复合薄膜成为了较为理想的透射型电致变色玻璃的离子储存层材料。

本发明所获得的ceo2-tio2离子储存电极薄膜，经循环伏安测试后，离子储存容量达到19mc/cm²以上；经紫外可见光分光光度计测试后，在可见光区透光率达到80％以上。

本发明提供的方法的特点：

1、有利于环境保护，没有产生次生危害。

2、工艺过程简单，易于实现掺杂，便于控制，用量少，综合成本低。

附图说明

图1为实施例1所得的ceo2-tio2离子储存电极薄膜经循环伏安测试结果。

图2为实施例2所得的ceo2-tio2离子储存电极薄膜经循环伏安测试结果。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

首先，用无水乙醇按1∶2(体积比)的比例溶解钛酸丁酯，再将水解抑制剂二乙醇胺按照7％(体积百分比)的比例加入其中，制备出钛的醇溶液；然后将铈的醇溶液按照0.85∶1(ce/ti摩尔比)的比例滴加入上述配好的钛的醇溶液中，配制ceo2-tio2复合溶胶；最后将将溶胶以2mm/s的速率涂覆在超声清洗的ito导电玻璃上，干燥后置于马弗炉中，在310℃烧结2h，得到ceo2-tio2离子储存电极薄膜。

本发明所获得的ceo2-tio2离子储存电极薄膜，经循环伏安测试后，离子储存容量达到19mc/cm²以上，测试结果如图1所示。

实施例2

首先，用无水乙醇按1∶2(体积比)的比例溶解钛酸丁酯，再将水解抑制剂二乙醇胺按照8％(体积百分比)的比例加入其中，制备出钛的醇溶液；然后将铈的醇溶液按照1∶1(ce/ti摩尔比)的比例滴加入上述配好的钛的醇溶液中，配制ceo2-tio2复合溶胶；最后将将溶胶以2.5mm/s的速率涂覆在超声清洗的ito导电玻璃上，干燥后置于马弗炉中，在350℃烧结2h，得到ceo2-tio2离子储存电极薄膜。

本发明所获得的ceo2-tio2离子储存电极薄膜，经循环伏安测试后，离子储存容量达到19mc/cm²以上，测试结果如图2所示。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。