專利名稱：電致變色鎂鎳合金薄膜的電化學制備方法
敏變色纖合金簿膜的電化學制備方法駄領域本發(fā)明是功能薄膜的制^^術，特別涉及一種 變色^|合會薄膜的電化學帝1恪 方法。 背景獄變f材料廣泛的應用于電子、信息、能源、離豁方面，根據(jù)導致變,斜牛的不同，可分為頓鄉(xiāng)辨斗、繊變色材料、熱致鄉(xiāng)才料、，勉材料等。斷胃電致變f是指衫卜加腿或電場的作用下，材料的光學性能產生穩(wěn)定的可逆變化鄉(xiāng)嫁，外在表現(xiàn)為材料的^fe^S明度的穩(wěn)定的可逆變化。Wt變色薄膜具有良好的物理化學性 質，光學性能大范圍體可調、工作^il低、會激小、有記憶功能、開路后可^Wfe狀態(tài) 明狀態(tài)、無視覺限制、工作范圍寬、易于大面積制作，M示器件、調光 、 信息存^^^頁^t著廣泛的自前景。^是在調光 方面，可以 變色薄膜的性育諫調節(jié)M、湖、吸收等光學性能，由此制成的Eia敏鵬^^件可以廣泛的應 用于離、 、 ^ffi豁方面，對于節(jié)能、環(huán)保都具有觀意義。通常瞎況下，室內 的熱量大部分^M窗戶與外界進行交換的。在錄，大約有4鄉(xiāng)的熱SM窗戶流失， 夏季，大約有71%的育^131窗戶]^室內。顯然對SA室內的光照和M窗戶進行的 會糧交換加以很好的控制的話，就能節(jié)省大量的能源。1996年，Huibertsol發(fā)現(xiàn)了稀i:^屬釔的有趣的^C變包嫁，即室溫下稀±^屬 f乙薄膜隨著吸Mm子的IS而表現(xiàn)出不同的光對寺性。皿改^/^ffi力^t電化學 的手段，稀±^屬牽乙薄 很短時間內會辦從高^導體態(tài)向透明絕緣態(tài)可,換。這 種材料的發(fā)現(xiàn)，{￡\為^$制材料的透光率成為可能，因此引起研究者們的廣泛關注。同 時也開拓了這種材料的新的鵬領域。盡管由稀土元織喊的這種膜材l^"很好的轉變 性能，M率的變化范謝曠，f騷由于其價格過高，戲限制了其細。2001年，美國W^來實驗翻鎂和一種或多種迚齢屬先恪了一種氣致她的薄膜 材料，其中最具fW性的是鏃臬薄膜。相對于稀土元素來說，由^^和鎳的價格fM，并朋^^制備的薄膜材料可以有更好的it)t率而w^r泛的應用范圍。然而，戰(zhàn)的幾種薄^t指4^制備肅去上僅限于電子束蒸發(fā)、^^W^幾種方法。 這些方法要求的工藝斜牛高，設備 昂貴，限制了這種薄膜的鵬。因此尋求一種設 錢求低，操作簡單，^^低的制備潔臬合金薄膜的方法是非常有必嘍的。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的^i共一種t^[變色合僉薄膜的電化學制備方法，刻艮己有技術的不足。本發(fā)明的具體步驟是首先4轉機 0 HN-二甲基甲,用活化的4A好篩千燥 48小時凊除其中的7jC分后，再將其Mffi蒸餾除去雜質；然后將主鹽高氯M、氯化鎳和 支持^ 質高Mffl分別在15(TC下真空^B喿4小時后放于真空千燥箱內備用；再3射乍 為,的銅片進行表Mf頁處理，把銅片表面的劃痕和油污去掉；將，的主&^支持電解質用有機歸l」N^N-二甲基甲翻安配制戯n下濃度的溶液高氯^^濃度為0.2mol/L、高氯^M濃度為0. 2mol/L、氯化鎳濃度為0. 02mol/L，并向該溶液通氬氣30分鐘，趕出溶解于HN-二甲基甲翻安中的氧；最后禾,三電極體系在直溫恒電位的斜牛下進行電化爭沉積，恒電位電沉積時間為30S"60S。JJi恒溫，在10。C 40。C之間選定后進行恒電位電沉積，最佳的恒溫溫度為30°C 。 戰(zhàn)的控制恒電位的范圍在-2.2V -2.8V之間選定，劇封亙電位^f牛為-2.6V 。 本發(fā)明采用電化學沉積技術來制備纖合金薄膜，對設錢求低，操作簡單，財較低，能有^g制^l合金薄膜的透光性和蹄性，將為M『Ni合金功能材料的進一步推廣和，做出貢獻。


圖1和圖2分別^OT熒光爐計測試的襟臬合^^和純銅片的礎光3驢曲線。 其中a慰屯銅片的鄉(xiāng)光5艘曲線，b是^l臬薄M消色態(tài)的^f光卩艘曲線，c是機桌薄ES^fe態(tài)的^"光^賊曲線。圖3是本發(fā)明的基本結構示意圖，其中，l是纖薄膜，2是銅片。本發(fā)明分別對有機MIJN片二甲基甲翻安、主鹽高氯^^和氯化鎳及支持電解質高 氯MS行書Mb理^W機激ljN，N-二甲基甲鵬用活化的4A舒篩千燥48小時， 再紐鵬蒸餾除去其中含有的少量水分。將主鹽高氯,和氯化艦支持辦質高氯 ^ffl在15(TC斜牛下真空千燥4小時去除其中的結晶水，然后方認真空干燥箱內備用。 其中所用的有機翻，主鹽和支持^ 質均為市售分豐胸。，作為,的銅片2表Mf頁處SX藝:先纟Sl表面^U^fi光，依 ，去離子7jC洗-， 0.5mol/L ,化鈉溶液洗，去離子7JC洗，再用#^、比為1:1鹽酸活化，最后再纟Si去離 子水洗，脈乙麟，在室溫冷風千燥后備用。將i^的主&S支持電解質用有機溶劑N^N-二甲基甲,安配制成高氯,濃度為 0.2mol/L、高氯mi里濃度為0. 2mol/L、氯化鎳濃度為0.02mol/L，的溶液，向該溶液中通 千燥的氬氣30糊，排除少量溶解氧在電沉積過程中對 3只的影響。在密閉的賴鞭內禾擁三電極體系在度溫恒電位的斜牛下進行電化爭沉機三電極 分別是銅片為工作電極，鉑片為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極。在10'C 4(TC之 間進行恒電位電沉積，控制電位的范圍在-2.2V -2.8V之間(相對^t包和，電極的電 位，本發(fā)明中所用電位均是相對預和蹄電極的電位)，電沉積時間為30秒 60秒之 間，最后得到頓變A性能良好的鏃臬薄膜2。時間過^1短術尋不到變色性能良好的 薄膜。i鎳合金膜即鎂鎳薄膜2的電致變色性能檢驗將含沉積有薄膜的基片放入 0. 5mol/L織化鈉溶液中作為負極，鉑片作為正極，在5V的直流腿下通電；然后交 ,負1 1電。在交換正負極前后，合，的顏fe^生^f七，且變化明顯，能在^fe態(tài) 和消色態(tài)之間可逆轉換。在相同的電壓下， 薄膜2從^fe態(tài)到消色態(tài)與從消色態(tài)到^&態(tài)的轉變時間相 同。另外轉變時間,電電壓的改頓改變，即Sa氧化鈉溶液中通電時間和^l薄膜 2^fe轉變和時間有以下，當電壓為5V時，,第臬薄膜2顏色轉變的時間為l-2秒鐘。 當電壓為4V時，^l臬薄膜2顏色轉變的時間為5秒鄰。 當電壓為3V時，纖薄膜2顏色轉變的時間為20秒鐘。 當電壓為2V時，,勞臬薄膜2顏色轉變的時間為60秒鐘。
當電壓為IV時，鏃臬薄膜2顏色轉變的時間為200秒鄰。
可見隨M電feE的斷氐， 薄膜2的顏色轉變時間增長。且在^fe態(tài)和消色態(tài) 時，合纖的透光率有很大的變化。彭J^在1^態(tài)時合^M黑色，髓了銅片雜 的顏色；在消色態(tài)時，合^J1為透明狀態(tài)，會腿示出割本銅片的顏色。M 測^H個樣 品(純銅片，以^Cf只有薄膜的銅片為負極通電，以沉積有薄膜的銅片為正極通電)的反 射光的變化，也可以看出m)fe性的改變。測試結果如圖l、 2所示。圖l、 2分別臥 射光波長為500nm和700nm時三個樣品的劍躬艘曲線，結果表明，在消色態(tài)b時，薄 膜有很好的透光性；在難態(tài)c時，薄膜的透光能力較低。入射光波長在其他可見光范 圍內的測定結果與圖l、 2相似。這說明，兩種狀態(tài)下薄鵬可見光范圍內的艦能力差 別很大，顯示出良好的 [變,性能。
鄉(xiāng)例1
在高氯^^濃度為0. 2mol/L、高1MI里濃度為0. 2mol/L、氯化H濃度為0.02mol/L 的HN-二甲基甲鵬溶液中，控制電位為-2.4V時，^Jf分別為20。C、 4(TC，通電60S 后均能得到Wt變色性能良好的^l合金薄膜。 鄉(xiāng)例2
在高氯H^濃度為0.2mol/L、高氯^M濃度為0.2mol/L、氯化鎳濃度為0.02mol/L 的N^N-二甲基甲醐安溶液中，控制電位為-2.8￥時，驢分別為20。C、 40°C，通電50S 后均能得到頓變色性能良好的纖合金薄膜。 鄉(xiāng)例3
在高氯^^濃度為0.2mol/L、高氯M濃度為0.2mol/L、氯化H^度為0.02mol/L 的N^N-二甲基甲Ei安溶液中，控制電4M-2.6V時，鵬為30'C，通電時間分別為120 秒，60秒，30秒，20秒。經檢測證實，電Kf只30秒和l辦中日糊能得到變色性良好的 合，，電沉積時間為120秒和20秒的合^ 膜均電致 性能不明顯。
權利要求
1、一種電致變色鎂鎳合金薄膜的電化學制備方法，其特征在于首先將有機溶劑N，N-二甲基甲酰胺用活化的id="icf0001" file="S2008100939832C00011.gif" wi="8" he="4" top= "58" left = "112" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>分子篩干燥48小時清除其中的水分后，再將其減壓蒸餾除去雜質；然后將主鹽高氯酸鎂、氯化鎳和支持電解質高氯酸鋰分別在150℃下真空干燥4小時后放于真空干燥箱內備用；再將作為基體的銅片進行表面預處理，把銅片表面的劃痕和油污去掉；將上述的主鹽及支持電解質用有機溶劑N，N-二甲基甲酰胺配制成高氯酸鎂濃度為0.2mol/L、高氯酸鋰濃度為0.2mol/L、氯化鎳濃度為0.02mol/L，的溶液，并向該溶液通氬氣30分鐘，趕出溶解于N，N-二甲基甲酰胺中的氧；最后利用三電極體系在恒溫恒電位的條件下進行電化學沉積，且恒電位電沉積時間為30S-60S。
2、 如權利要求1所述的電致變色鎂鎳合金薄膜的電化學制備方法，其特 征在于上述恒溫溫度在10'C 4(TC之間。
3、 如權利要求1或2所述的電致變色鎂鎳合金薄膜的電化學制備方法， 其特征在于上述最佳的恒溫溫度為30°C。
4、 如權利要求1所述的電致變色鎂鎳合金薄膜的電化學制備方法，其特 征在于上述恒電位的范圍在-2.2V -2. 8V之間。
5、 如權利要求1或4所述的電致變色鎂鎳合金薄膜的電化學制備方法， 其特征在于上述最佳恒電位條件為-2.6V 。
6、 如權利要求1所述的電致變色鎂鎳合金薄膜的電化學制備方法，其特 征在于上述銅片的表面預處理工藝步驟先經過表面機械拋光，依次用去 離子水洗-，0.5mol/L氫氧化鈉溶液洗，去離子水洗，再用體積比為l:l鹽 酸活化，最后再經過去離子水洗，無水乙醇洗，在室溫冷風干燥后備用。
全文摘要
一種電致變色鎂鎳合金薄膜的電化學制備方法。首先將有機溶劑N，N-二甲基甲酰胺用活化的4分子篩干燥48小時后，再經過減壓蒸餾除去雜質；然后將主鹽高氯酸鎂、氯化鎳和支持電解質高氯酸鋰分別在150℃下真空干燥4小時后放于真空干燥箱內備用；再將銅片表面的劃痕和油污去掉；將上述的主鹽及支持電解質用有機溶劑N，N-二甲基甲酰胺配制成高氯酸鎂濃度為0.2mol/L、高氯酸鋰濃度為0.2mol/L、氯化鎳濃度為0.02mol/L的溶液，并向該溶液通氬氣以趕出溶解于N，N-二甲基甲酰胺中的氧，最后利用三電極體系在恒溫恒電位的條件下進行電化學沉積而得到。本發(fā)明方法簡單，無需熱處理等復雜的后處理工序，能有效控制薄膜的透光性和反射性。
文檔編號C25D3/56GK101270491SQ20081009398
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權日2008年4月25日
發(fā)明者劉天中, 孫武珠, 曹立新, 偉 柳, 革 蘇, 波 賈 申請人:中國海洋大學