電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電致變色?熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件及其制備方法，電致變色?熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件從上至下依次由頂端導(dǎo)電襯底、電解質(zhì)、復(fù)合薄膜、底端導(dǎo)電襯底組成。本發(fā)明制備的節(jié)能窗引進(jìn)了電致變色特性，能進(jìn)一步提升對(duì)太陽(yáng)能的調(diào)節(jié)能力，同時(shí)可以通過電壓控制改變窗體的顏色。該器件結(jié)合電致變色可見光波段和熱致變色近紅外波段的調(diào)控特性，相對(duì)于VO2熱致變色膜具有更高的太陽(yáng)能調(diào)節(jié)能力和顏色調(diào)控能力，相對(duì)于電致變色器件具有更好的紅外調(diào)控能力，在智能節(jié)能門窗領(lǐng)域具有可觀的應(yīng)用潛力。
【專利說明】
電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種雙響應(yīng)智能節(jié)能器件及其制備方法，特別是涉及一種電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]建筑能耗在世界總能耗中占據(jù)非常大的比重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑能耗在社會(huì)總能耗中已達(dá)30%。隨著我國(guó)城市化規(guī)模的擴(kuò)大、城鎮(zhèn)建設(shè)的推進(jìn)，人民生活水平的提高，建筑能耗將會(huì)逐年遞增。當(dāng)前，建筑節(jié)能已成為社會(huì)各界共同關(guān)注的重大課題，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。
[0003]窗戶是建筑構(gòu)件中絕熱性能最差的。智能窗玻璃是一類通過響應(yīng)外界刺激改變自身光學(xué)性質(zhì)的智能節(jié)能玻璃，可以選擇性的阻隔和透過太陽(yáng)熱，相對(duì)于傳統(tǒng)的熱阻隔行節(jié)能玻璃具有更優(yōu)異的節(jié)能效果。智能窗玻璃一般在玻璃上鍍膜實(shí)現(xiàn)，這層可以調(diào)節(jié)熱輻射透過的材料稱之為智能窗材料(薄膜)。
[0004]目前主要的智能節(jié)能窗包括電致色變、氣致色變、光致色變以及熱致色變等幾種主要類型，其中熱致色變型智能窗主要依托于V02材料在室溫附近的相變特性，通過對(duì)環(huán)境溫度響應(yīng)改變自身紅外波段光學(xué)性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)熱的調(diào)控。這類智能窗由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用過程中無(wú)需額外消耗能量等優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注，近年來(lái)得到極大發(fā)展。V02熱致色變智能窗在經(jīng)歷了材料改性及單層，多層以及納米復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)的突破后，其節(jié)能效果的進(jìn)一步提升遇到瓶頸。不同于V02熱致色變型材料，以W03、Ti02、N1等為代表的電致變色材料可以在可見光部分進(jìn)行調(diào)控。由于太陽(yáng)光超過一半的能量集中在可見光部分，因此適當(dāng)?shù)脑黾涌梢姽獠糠值恼{(diào)節(jié)能力對(duì)于智能窗的節(jié)能效果來(lái)說具有極大的意義。本發(fā)明基于此考慮，開發(fā)具有熱-電雙響應(yīng)特性的智能節(jié)能窗，可進(jìn)一步提升V02智能窗的節(jié)能效果。作為智能窗材料，在保證原有性能的前提下，多一種調(diào)控選擇，進(jìn)行多種調(diào)控方式并存的器件的研究就顯得十分重要。目前尚未見到這類電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件制備方法的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件及其制備方法，其制備的節(jié)能窗引進(jìn)了電致變色特性，能進(jìn)一步提升對(duì)太陽(yáng)能的調(diào)節(jié)能力，同時(shí)可以通過電壓控制改變窗體的顏色。
[0006]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問題的:一種電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件，其特征在于，從上至下依次由頂端導(dǎo)電襯底、電解質(zhì)、復(fù)合薄膜、底端導(dǎo)電襯底組成。
[0007]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電襯底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。
[0008]優(yōu)選地，所述電解質(zhì)為L(zhǎng)iC104的PC溶液。
[0009]優(yōu)選地，所述電解質(zhì)中LiC104的摩爾濃度為0.1-5mol/L。
[0010]本發(fā)明還公開了一種電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟:
步驟一:配置含濃度為0.05-1.5mol/L的電致變色前驅(qū)體溶液；
步驟二:往上述溶液中加入V02粉體，V02粉體和金屬離子溶膠的比例是0.1g: l-5mL; 步驟三:將前一步驟所得的混合物進(jìn)行分散，時(shí)間為l_24h;
步驟四:將前一步驟所得的溶液涂于雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上(涂膜)，膜層干燥后厚度為50-5000 nm；
步驟五:將前一步驟所得的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜進(jìn)行退火處理，得到具有電致變色-熱致變色特性的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜；
步驟六:在前一步驟得到的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上滴加電解質(zhì)溶液；
步驟七:在前一步驟得到的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上反向覆蓋另一片導(dǎo)電襯底，得到電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件。
[0011]優(yōu)選地，所述分散方法包括但不局限于超聲分散，攪拌分散，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漬提拉，旋涂，噴涂，淋涂;所述退火氣氛為惰性或還原氣氛，所述退火條件為300oC-500oC保溫0.5-5小時(shí);優(yōu)選地，所述導(dǎo)電襯底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。
[0012]優(yōu)選地，所述離子溶液采用可溶性醇鹽溶解于醇中。
[0013]優(yōu)選地，所述可溶性醇鹽包括但不局限于乙醇鎢、鈦酸丙烯酯、鈦酸四丁酯等。
[0014]優(yōu)選地，所述醇包括但不局限于乙醇、乙二醇、異丙醇。
[0015]優(yōu)選地，所述雙響應(yīng)智能節(jié)能膜由以下步驟制得:
步驟一:將電解質(zhì)涂于雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上；
步驟二:將另一片導(dǎo)電襯底反向覆蓋于雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上方，得到器件。
[0016]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明可通過溫度、電壓對(duì)薄膜透過率的分別進(jìn)行控制。通過熱的刺激可以改變器件的近紅外波段透過率;通過電刺激可改變器件可見和近紅外波段透過率;通過熱電雙刺激，可以改變器件可見和近紅外波段透過，該功能可以用于窗戶太陽(yáng)能透過率的調(diào)節(jié)，同時(shí)也可以用于變色窗。與傳統(tǒng)熱致變色智能節(jié)能窗相比，本發(fā)明制備的節(jié)能窗引進(jìn)了電致變色特性，能進(jìn)一步提升對(duì)太陽(yáng)能的調(diào)節(jié)能力，同時(shí)可以通過電壓控制改變窗體的顏色。
【附圖說明】
[0017]圖1復(fù)合薄膜的X射線衍射圖。
[0018]圖2復(fù)合薄膜的SEM表面形貌及斷面圖。
[0019]圖3復(fù)合薄膜表面的EDX圖譜。
[0020]圖4器件的熱致變色-電致變色響應(yīng)光譜曲線圖。
[0021]圖5(a)為器件變色前的示意圖。
[0022]圖5(b)為器件變色前的示意圖。
[0023]圖6為本發(fā)明電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件從上至下由頂端導(dǎo)電襯底1、電解質(zhì)2、復(fù)合薄膜3、底端導(dǎo)電襯底4組成。
[0025]本發(fā)明電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件中的導(dǎo)電襯底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。
[0026]本發(fā)明電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件中的電解質(zhì)為L(zhǎng)iC104的PC溶液。
[0027]本發(fā)明電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件中的電解質(zhì)中LiC104的摩爾濃度為0.l-5mol/Lo
[0028]本發(fā)明電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的制備方法其包括以下步驟: 步驟一:配置含濃度為0.05-1.5mol/L的電致變色前驅(qū)體溶液；
步驟二:往上述溶液中加入V02粉體，V02粉體和金屬離子溶膠的比例是0.1g: l-5mL; 步驟三:將前一步驟所得的混合物進(jìn)行分散，時(shí)間為l_24h;
步驟四:將前一步驟所得的溶液涂于雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上(涂膜)，膜層干燥后厚度為50-5000 nm；
步驟五:將前一步驟所得的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜進(jìn)行退火處理，得到具有電致變色-熱致變色特性的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜；
步驟六:在前一步驟得到的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上滴加電解質(zhì)溶液；
步驟七:在前一步驟得到的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上反向覆蓋另一片導(dǎo)電襯底，得到電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件。
[0029]所述分散方法包括但不局限于超聲分散，攪拌分散，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漬提拉，旋涂，噴涂，淋涂;所述退火氣氛為惰性或還原氣氛，所述退火條件為300oC-500oC保溫0.5-5小時(shí)；優(yōu)選地，所述導(dǎo)電襯底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。所述離子溶液采用可溶性醇鹽溶解于醇中。所述可溶性醇鹽包括但不局限于乙醇鎢、鈦酸丙烯酯、鈦酸四丁酯等。所述醇包括但不局限于乙醇、乙二醇、異丙醇。
[0030 ]本發(fā)明電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的制備方法中的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜由以下步驟制得:
步驟一:將電解質(zhì)涂于雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上；
步驟二:將另一片導(dǎo)電襯底反向覆蓋于雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上方，得到器件。
[0031]實(shí)施例1
將0.lgV02粉體分散于ImLTi離子濃度為0.05mol/L的溶液中，將混合物進(jìn)行超聲Ih處理，以1000r/min的旋涂速度于FTO玻璃上旋涂后，在惰性氣氛下升溫至300oC，保溫0.5h;在薄膜上滴加0.lmol/L的LiC104的PC溶液，將另一片F(xiàn)TO玻璃覆蓋于薄膜的上方，得到器件。
[0032]實(shí)施例2
將0.lgV02粉體分散于2mL W離子濃度為0.lmol/L的溶液中，將混合物進(jìn)行超聲2h處理，以2000r/min的旋涂速度于ITO玻璃上旋涂后，在惰性氣氛下升溫至400oC，保溫2h;在薄膜上滴加0.5mol/L的LiC104的PC溶液，將另一片ITO玻璃反向覆蓋于薄膜的上方，得到器件實(shí)施例3
將0.lgV02粉體分散于2mL Ni離子濃度為lmol/L的溶液中，將混合物進(jìn)行超聲8h處理，以2000r/min的旋涂速度于AZO玻璃上旋涂后，在惰性氣氛下升溫至450oC，保溫2h。在薄膜上滴加2mol/L的LiC104的PC溶液，將另一片AZO玻璃覆蓋于薄膜的上方，得到器件。
[0033]實(shí)施例4
將0.lgV02粉體分散于5mL Ti離子濃度為1.5mol/L的溶液中，將混合物進(jìn)行超聲24h處理，以4000r/min的旋涂速度于FTO玻璃上旋涂后，在惰性氣氛下升溫至500oC，保溫5h。在薄膜上滴加5mol/L的LiC104的PC溶液，將另一片F(xiàn)TO玻璃覆蓋于薄膜的上方，得到器件。
[0034]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件，其特征在于，從上至下依次由頂端導(dǎo)電襯底、電解質(zhì)、復(fù)合薄膜、底端導(dǎo)電襯底組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件，其特征在于，所述導(dǎo)電襯底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件，其特征在于，所述電解質(zhì)為L(zhǎng)iC104的PC溶液。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件，其特征在于，所述電解質(zhì)中LiC104的摩爾濃度為0.1-5mol/L。5.一種電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:配置含濃度為0.05-1.5mol/L的電致變色前驅(qū)體溶液； 步驟二:往上述溶液中加入V02粉體，V02粉體和金屬離子溶膠的比例是0.1g: l-5mL; 步驟三:將前一步驟所得的混合物進(jìn)行分散，時(shí)間為l_24h; 步驟四:將前一步驟所得的溶液涂于雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上(涂膜)，膜層干燥后厚度為50-5000 nm； 步驟五:將前一步驟所得的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜進(jìn)行退火處理，得到具有電致變色-熱致變色特性的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜； 步驟六:在前一步驟得到的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上滴加電解質(zhì)溶液； 步驟七:在前一步驟得到的雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上反向覆蓋另一片導(dǎo)電襯底，得到電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的制備方法，其特征在于，所述分散方法包括但不局限于超聲分散，攪拌分散，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漬提拉，旋涂，噴涂，淋涂;所述退火氣氛為惰性或還原氣氛，所述退火條件為300OC-500OC保溫0.5-5小時(shí);所述導(dǎo)電襯底包括FTO玻璃、ITO玻璃或AZO玻璃。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的制備方法，其特征在于，所述離子溶液采用可溶性醇鹽溶解于醇中。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的制備方法，其特征在于，所述可溶性醇鹽包括但不局限于乙醇鎢、鈦酸丙烯酯、鈦酸四丁酯等。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的制備方法，其特征在于，所述醇包括但不局限于乙醇、乙二醇、異丙醇。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電致變色-熱致變色雙響應(yīng)智能節(jié)能器件的制備方法，其特征在于，所述雙響應(yīng)智能節(jié)能膜由以下步驟制得: 步驟一:將電解質(zhì)涂于雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上； 步驟二:將另一片導(dǎo)電襯底反向覆蓋于雙響應(yīng)智能節(jié)能膜上方，得到器件。
【文檔編號(hào)】C03C27/06GK105840060SQ201610163256
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月19日
【發(fā)明人】高彥峰, 楊帆, 侍行鳳, 張恒, 陳長(zhǎng)
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)