納米管陣列電致變色薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電致變色薄膜的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陽(yáng)極氧化T12納米管陣列薄膜是用電化學(xué)方法對(duì)金屬鈦箔進(jìn)行電化學(xué)氧化制備薄膜的方法，由于T12納米管陣列薄膜特殊的納米管結(jié)構(gòu)，不僅可以為離子提供傳輸通道，而且可以增加比表面積，可以被廣泛應(yīng)用于離子插入器件(電致變色和鋰電池)、光催化、染料敏化太陽(yáng)能電池、鈣鈦礦電池和傳感器等領(lǐng)域，并顯示出其優(yōu)異的性能?，F(xiàn)有制備方法的缺點(diǎn)是制備出的T12納米管陣列只能粘附在金屬鈦表面，限制它在電致變色智能窗的應(yīng)用，只局限于反射性的電致變色器件。雖然關(guān)于T12納米管薄膜剝離和轉(zhuǎn)移的報(bào)道有很多(Small，2008，4，1063 !Chemistry of Materials，2010，22，66556 !ChemicalCommunicat1ns,2012, 48, 8748: !Electrochemistry Communicat1ns, 2010, 12, 1062 ；專(zhuān)利號(hào):CN101857966A)，但這些方法制備出的T12納米管薄膜比較厚，一般會(huì)大于5微米，透過(guò)率比較小，而且用于粘貼納米管薄膜的T12粘貼層比較厚，嚴(yán)重影響薄膜的透過(guò)率，進(jìn)而限制T12納米管在電致變色領(lǐng)域的應(yīng)用。為此開(kāi)發(fā)一種工藝簡(jiǎn)單的透明粘貼層的溶膠和透明T12納米管薄膜方法就十分重要，將為擴(kuò)大1102納米管薄膜在光電化學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域提供一個(gè)新的方法。研究者為了克服這個(gè)困難做了大量的研究，基本的解決思路分為兩類(lèi):一、把金屬鈦鍍?cè)趯?dǎo)電玻璃表面，再進(jìn)行陽(yáng)極氧化，形成納米管薄膜；這種方法對(duì)鍍膜的技術(shù)要求特別高，同時(shí)成本也高；二、通過(guò)從金屬鈦剝離納米管薄膜，再把膜轉(zhuǎn)移導(dǎo)電玻璃表面，制備出透明或半透明的T12納米管玻璃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解現(xiàn)有陽(yáng)極氧化方法制備出的T12納米管陣列薄膜透過(guò)率低的問(wèn)題和只能粘附在金屬鈦表面導(dǎo)致的應(yīng)用局限性的問(wèn)題，提供一種陽(yáng)極氧化打02納米管陣列電致變色薄膜的制備方法。
[0004]本發(fā)明一種陽(yáng)極氧化1102納米管陣列電致變色薄膜的制備方法，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0005]一、金屬鈦片的處理
[0006]將厚0.2mm、長(zhǎng)為Icm?4cm、寬為Icm?4cm的金屬鈦片依次在丙酮、甲醇和水中超聲處理，每次各處理30min，每次超聲處理完畢后用氮?dú)獯蹈苫蛴煤嫦浜娓桑?br>[0007]二、電解質(zhì)的配制
[0008]向乙二醇中加入去離子水，再加入NH4F,配制成電解質(zhì)；所述的去離子水的體積為乙二醇體積的2% ;所述的NH4F的質(zhì)量為乙二醇和去離子水總質(zhì)量的0.3% ;
[0009]三、金屬鈦片陽(yáng)極氧化
[0010]用步驟一處理得到的金屬鈦片作為工作電極，用鉑作為對(duì)電極，與步驟二配置的電解質(zhì)組成電解池，然后通20?120V電壓，進(jìn)行第一次氧化，金屬鈦片經(jīng)氧化3?7小時(shí)后放入無(wú)水乙醇中超聲處理15分鐘，此時(shí)金屬鈦片與其表面的無(wú)定型T12納米管薄膜分離；
[0011]接著以第一次氧化后的金屬鈦片為模板，在與第一次氧化相同的電解池中，通20?120V電壓，對(duì)金屬鈦片進(jìn)行第二次氧化，氧化時(shí)間為3min?2h，得到具有T12納米管陣列薄膜的金屬鈦片；
[0012]四、1102納米管陣列薄膜的分離
[0013]將步驟三得到的具有1102納米管陣列薄膜的金屬鈦片用無(wú)水乙醇沖洗3?5次，晾干，最后在水中浸泡2min?2h后，T12納米管陣列薄膜與金屬鈦片分離，得到T12納米管陣列薄膜；所述的浸泡所用水的溫度為15?35°C ;
[0014]五、T12溶膠的配制
[0015]向10ml的無(wú)水乙醇中加入5?1ml鈦酸四丁酯和8?12ml乙酸，攪拌30min后加入I?1ml乙酰丙酮和1ml去離子水得到混合溶液，靜置24小時(shí)后再加入聚乙二醇，得到T12溶膠；所述的聚乙二醇的質(zhì)量為混合溶液質(zhì)量的5%?50% ;
[0016]六、陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜的制備
[0017]利用勻膠機(jī)，在100?3000r/min的轉(zhuǎn)速下把1102溶膠旋涂在導(dǎo)電玻璃或單晶硅片的表面，把T12納米管陣列薄膜轉(zhuǎn)移到帶有T1 2溶膠的導(dǎo)電玻璃或單晶硅片表面，最后放入馬弗爐中在450°c加熱2小時(shí)，即得到陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜；所述的1102溶膠旋涂厚度為10nm?150nm ;所述的旋涂時(shí)間為15s?60s。
[0018]本發(fā)明陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜的制備方法包含以下有益效果:
[0019]1、本發(fā)明方法制備的T12納米管陣列電致變色薄膜可粘附在多種基體如導(dǎo)電玻璃、單晶硅片等的表面，應(yīng)用范圍廣；
[0020]2、本發(fā)明T12納米管陣列電致變色薄膜的制備方法通過(guò)控制氧化時(shí)間，可以制備不同透過(guò)率的T12納米管薄膜，透過(guò)率可以達(dá)到90%以上；
[0021]3、本發(fā)明作為1102納米管薄膜粘結(jié)層的是T12溶膠，本發(fā)明制備的1102溶膠用作粘結(jié)層不僅透過(guò)率高而且可以起到減反射的作用；因?yàn)榫垡叶季哂袃?yōu)良的潤(rùn)滑性、保濕性、分散性和粘接劑，在加熱過(guò)程薄膜可以保持的完整性，所以在焙燒的過(guò)程中不易破裂；
[0022]4、本發(fā)明所述的陽(yáng)極氧化1102納米管陣列電致變色薄膜的制備方法，具有制膜工藝簡(jiǎn)單的、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，按照本發(fā)明方法制備得到的膜厚度均一，1102納米管的孔徑均一，適用于染料敏化太陽(yáng)能電池，光檢測(cè)，和電致變色等透明電極材料。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為實(shí)施例一制備的陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜照片；
[0024]圖2為實(shí)施例一制備的陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜SEM圖；
[0025]圖3為實(shí)施例二制備的陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜SEM圖；
[0026]圖4為實(shí)施例三制備的陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜SEM圖；
[0027]圖5為實(shí)施例一制備的陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜通電變色效果圖；
[0028]圖6為實(shí)施例二制備的陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜通電變色效果圖；
[0029]圖7為實(shí)施例三制備的陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜通電變色效果圖；
[0030]圖8為測(cè)試實(shí)施例一、二和三制備的陽(yáng)極氧化1102納米管陣列電致變色薄膜的透過(guò)率曲線圖；
[0031]圖9為測(cè)試實(shí)施例一、二和三制備的陽(yáng)極氧化1102納米管陣列電致變色薄膜的透過(guò)率變化及薄膜的著色時(shí)間曲線圖；
[0032]圖10為測(cè)試實(shí)施例一、二和三制備的陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜的循環(huán)穩(wěn)定性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0034]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式一種陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0035]一、金屬鈦片的處理
[0036]將厚0.2mm、長(zhǎng)為Icm?4cm、寬為Icm?4cm的金屬鈦片依次在丙酮、甲醇和水中超聲處理，每次各處理30min，除去鈦表面的有機(jī)、無(wú)機(jī)物的污染物，每次超聲處理完畢后用氮?dú)獯蹈苫蛴煤嫦浜娓桑?br>[0037]二、電解質(zhì)的配制
[0038]向乙二醇中加入去離子水，再加入NH4F,配制成電解質(zhì)；所述的去離子水的體積為乙二醇體積的2% ;所述的NH4F的質(zhì)量為乙二醇和去離子水總質(zhì)量的0.3% ;
[0039]三、金屬鈦片陽(yáng)極氧化
[0040]用步驟一處理得到的金屬鈦片作為工作電極，用鉑作為對(duì)電極，與步驟二配置的電解質(zhì)組成電解池，然后通20?120V電壓，進(jìn)行第一次氧化，金屬鈦片經(jīng)氧化3?7小時(shí)后放入無(wú)水乙醇中超聲處理15分鐘，此時(shí)金屬鈦片與其表面的無(wú)定型T12納米管薄膜分離，且此時(shí)金屬鈦表面呈現(xiàn)亮白色；
[0041]接著以第一次氧化后的金屬鈦片為模板，在與第一次氧化相同的電解池中，通20?120V電壓，對(duì)金屬鈦片進(jìn)行第二次氧化，氧化時(shí)間為3min?2h，得到具有T12納米管陣列薄膜的金屬鈦片；
[0042]四、1102納米管陣列薄膜的分離
[0043]將步驟三得到的具有1102納米管陣列薄膜的金屬鈦片用無(wú)水乙醇沖洗3?5次，保證殘留的有機(jī)物和電解質(zhì)被完全去除，晾干，最后在水中浸泡2min?2h后，T12納米管陣列薄膜與金屬鈦片分離，得到打02納米管陣列薄膜；所述的浸泡所用水的溫度為15?35 0C ；
[0044]五、T12溶膠的配制
[0045]向10ml的無(wú)水乙醇中加入5?1ml鈦酸四丁酯和8?12ml乙酸，攪拌30min后加入I?1ml乙酰丙酮和1ml去離子水得到混合溶液，靜置24小時(shí)后再加入聚乙二醇，得到T12溶膠；所述的聚乙二醇的質(zhì)量為混合溶液質(zhì)量的5%?50% ;
[0046]六、陽(yáng)極氧化T12納米管陣列電致變色薄膜的制備
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