CN113200683A - 一种气致变色薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)分别制备WO3溶胶和预水解的SiO2溶胶；(2)制备WO3/SiO2溶胶；(3)制备WO3/SiO2薄膜。与现有技术相比，本发明制备的变色薄膜，既有掺杂酸性SiO2溶胶后的均匀复合结构，又有掺杂碱性SiO2溶胶后的较高孔隙率，大幅提高了气致变色的循环性和耐温性。

Description

一种气致变色薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及气致变色薄膜技术领域，具体涉及一种气致变色薄膜的制备方法。
背景技术
随着能源问题日益突出，可再生能源的发展却仍有不足，因此节能成为了应对能源问题的重要手段。建筑物是高能耗单位之一，在建筑能耗中，建筑采暖保温能耗在其中有重要地位。据统计，在采暖或空调条件下，冬季单玻璃窗所损失的热量约占热负荷30-50％，夏季因太阳辐射热透过玻璃窗射入室内而消耗冷量约占空调负荷的20-30％。因此，伴随着国家产业结构的调整和技术的进步，对建筑节能技术尤其是窗体的节能需求越来越高，智能变色窗技术应运而生。气致变色窗是一种理想的太阳辐射调控窗体，能够根据不同季节的变化，在夏天减少进入室内的热量，冬天又可以让热量顺利进入室内，主动式调节进入室内的太阳辐射总量，从而实现全年节能的效果。目前以溶胶-凝胶技术为基础的WO3基气致变色窗工艺简单、成本低、便于大面积生产，最接近于市场应用。
溶胶-凝胶法制备的WO3薄膜具有较好的气致变色特性，但在探索其循环寿命时发现，薄膜的变色速度随变色次数增加衰减得非常快，循环稳定性较差。另一方面，气致变色窗作为一种吸收型的节能窗，其夏季节能是通过吸收太阳辐射达到的，因此，变色薄膜的温度将会显著升高；同时，溶胶-凝胶薄膜需要接受一定的热处理才能保持稳定，这要求薄膜具有一定的耐温性。但溶胶-凝胶WO3薄膜耐温性也不佳，在热处理后变色速度大幅度变慢。研究表明这两项不足主要是由于薄膜在循环与受热过程中孔洞坍塌阻碍了氢的扩散导致的。对薄膜的改性是一种可行的性能改良手段。通过以硅源为前驱体，获得的SiO2复合改善WO3各项气致变色特性受到了广泛研究，SiO2复合后能够将WO3团簇分隔开来，有效阻止了循环过程中WO3结构的转变。除此之外，SiO2骨架还提供了一个疏松多孔的骨架，使得氢能够更加容易地在薄膜内扩散，因此有效地提升了其循环寿命。然而，常规的SiO2复合方法所获得的复合薄膜无法兼具薄膜所需的高透明度和高耐温性能，需要进一步改善薄膜的结构特性，以提升气致变色性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种气致变色薄膜的制备方法，所得变色薄膜具有良好的耐温性和循环性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种气致变色薄膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别制备WO3溶胶和预水解的SiO2溶胶；
(2)制备WO3/SiO2溶胶；
(3)制备WO3/SiO2薄膜。
本发明使SiO2预先处于较高水解程度的状态，再在WO3溶胶的酸性环境中缩聚，将可能改变SiO2的生长方式，获得兼具酸性、碱性条件下SiO2骨架优点的复合骨架。
进一步地，步骤(1)所述的预水解的SiO2溶胶通过硅源在乙醇溶剂中水解得到。本发明预水解的SiO2溶胶是在乙醇溶剂中利用硅源试剂先水解获得的，过程不使用催化剂和其他添加物，水解过程呈中性，克服了酸性环境下SiO2水解程度较低导致的干燥后的致密结构以及碱性环境下SiO2水解不易控制导致薄膜不透明的缺点。有利于进一步和WO3溶胶复合的时候，生长出均匀的WO3/SiO2骨架。
更进一步地，步骤(1)所述的预水解的SiO2溶胶的制备方法为：将无水乙醇分为两份，并将硅源和水分别加入两份无水乙醇中，搅拌均匀后，将含水的乙醇溶液滴加到含硅源的乙醇溶液中，混合搅拌均匀后，放置在稳定环境静置老化，得到预水解的SiO2溶胶。
优选的，所述的硅源和水的摩尔比为1:2～1:6，所述的硅源和无水乙醇的摩尔比为1:10～60。通过配比的选择使得所使用的硅源在获得较高的水解程度的同时能够具备良好的成膜性能，方便进一步的复合。
优选的，所述的静置老化过程温度5～20℃，相对湿度30～80％，时间为3～7天。在静置老化过程中硅源试剂的水解程度进一步提高，稳定成均一的SiO2溶胶。
优选的，所述的硅源包括正硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三乙氧基乙基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种。
步骤(1)所述的WO3溶胶的制备方法包括：
将钨粉或钨酸和30％过氧化氢溶液搅拌反应30～120min，钨粉和过氧化氢的摩尔比为1:3～1:5，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液，然后向所得溶液中加入无水乙醇，在75～85℃油浴回流0.5～2小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶；
或者：以钨酸钠酸化法制备三氧化钨溶胶，用阳离子树脂交换法或直接添加盐酸的方式将钨酸钠水溶液酸化成钨酸溶液，在该溶液中加入双氧水、乙醇和乙酰丙酮等溶剂得到WO3溶胶。
步骤(1)所述的WO3溶胶中WO3的浓度为0.2～1.2mol/L，所述的预水解的SiO2溶胶中的SiO2浓度为0.2～1.2mol/L。通过对浓度的选择使得最后的复合薄膜在具有较好的节能特性的同时具备良好的成膜性。
步骤(2)所述的WO3/SiO2溶胶的制备方法包括：向预水解的SiO2溶胶中加入WO3溶胶，搅拌均匀，得到WO3/SiO2溶胶，且WO3/SiO2溶胶中WO3与SiO2的摩尔比为0.5:1～3:1。WO3溶胶加入预水解的SiO2溶胶中后，SiO2颗粒在WO3溶胶的酸性环境中进行缩聚，长成网状结构，和WO3颗粒分散性良好
步骤(3)所述的WO3/SiO2薄膜的制备方法包括：
采用提拉浸镀法，在干净玻璃或硅片表面制备WO3/SiO2薄膜，提拉速度为5～20cm/min；
或者：采用旋转镀膜法，在干净玻璃或硅片表面制备WO3/SiO2薄膜，预涂速率为500～1000r/min，旋涂速率为2000～3000r/min；
或者：采用涂布法，利用线棒涂布器或涂布用海绵在玻璃表面涂布WO3/SiO2薄膜，涂布速度0.1～2m/s；
或者：采用喷涂法，利用喷涂设备在玻璃表面制备WO3/SiO2薄膜，喷涂速度为1～50ml/min；
将所得WO3/SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为50℃～250℃，时间为30～120min。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明使SiO2预先处于较高水解程度的状态，再在WO3溶胶的酸性环境中缩聚，改变了SiO2的生长方式，获得兼具酸性、碱性条件下SiO2骨架优点的复合骨架；
2.本发明中预水解的SiO2溶胶是在乙醇溶剂中利用硅源试剂先水解获得的，过程不使用催化剂和其他添加物，水解过程呈中性，克服了酸性环境下SiO2水解程度较低导致的干燥后的致密结构以及碱性环境下SiO2水解不易控制导致薄膜不透明的缺点；
3.本发明通过对WO3/SiO2溶胶中WO3与SiO2比例的控制，来调控复合薄膜的变色深度和成膜性能，高WO3溶胶含量的复合薄膜会具有更高的节能调控能力，而SiO2的比例较高又会使得薄膜的耐温性能和成膜性得到提升；
4.通过本发明复合的经过预水解的WO3/SiO2复合溶胶制备的气致变色薄膜，既有掺杂酸性SiO2溶胶后的均匀复合结构，又有掺杂碱性SiO2溶胶后的较高孔隙率，大幅提高了气致变色的循环性和耐温性，与磁控溅射等方法制备的气致变色薄膜致色相比性能相同，成本大幅降低，与电致变色薄膜相比亦有同样优点；
5.本发明制备的变色薄膜具有良好的耐温性和循环性，在高温热处理2h后仍然具有良好的气致变色效果，从而满足了实际应用在隔热效果和长期循环使用的要求；
6.本发明具有步骤简单、结构稳定、用料便宜等优点，弥补了溶胶凝胶法制备的气致变色智能窗的缺点，使此类智能窗技术更趋于成熟，具备良好的工业化生产前景。
附图说明
图1为实施例1中WO3/SiO2复合溶胶的TEM；
图2为实施例1中WO3/SiO2薄膜在退色态(Bleached state)和致色态(Coloredstate)以及玻璃基底的透过光谱；
图3为实施例1中WO3/SiO2复合薄膜不同温度下的气致变色循环图；
图4为实施例1中WO3/SiO2复合薄膜的结构示意图；
图5为实施例1中WO3/SiO2复合薄膜，对比例1中WO3/酸性SiO2复合薄膜和对比例2中WO3/碱性SiO2复合薄膜在150℃热处理2h后的循环性能对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种气致变色薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预水解的SiO2溶胶的制备：
预水解SiO2溶胶是通过无催化剂在乙醇溶剂中利用硅源试剂先水解获得的，硅源采用正硅酸四乙酯，其中硅源和水的摩尔比为比1:2，硅源和将无水乙醇的摩尔比为1:40。将无水乙醇均分为两份，将硅源和水分别加入两份乙醇中，搅拌均匀后，将含水的一份溶液滴加到硅源溶液中。混合搅拌均匀后，放置在稳定环境(5℃，相对湿度50％)静置老化7天，即可得到预水解的SiO2溶胶，浓度为0.4mol/L。
(2)WO3溶胶的制备：
采用sol-gel法，将钨粉和过氧化氢(30％)溶液搅拌反应50分钟，钨粉和过氧化氢的摩尔比为1:3，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液；然后向所得溶液中加入无水乙醇调至所需的浓度，在85℃油浴回流2小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶。
(3)WO3/SiO2溶胶的制备：
向步骤(1)所得的溶胶中加入步骤(2)所得溶胶，分散比例WO3：SiO2摩尔比为1:1。使用透射电子显微镜对WO3/SiO2溶胶的微观结构测试结果如图1所示，此方法得到的WO3/SiO2溶胶中，SiO2网状结构均匀地穿插在WO3网状结构中，表明SiO2和WO3复合出了均匀的交联骨架。
(4)WO3/SiO2薄膜的制备：
采用提拉浸镀法在干净玻璃或硅片表面制备WO3/SiO2薄膜，提拉速度为5cm/min；
将所得WO3/SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为50℃，时间为60分钟，即得到WO3/SiO2复合薄膜。
对该WO3/SiO2复合薄膜进行性能测试，结果如图2～4所示。
从图2可以看出所得的WO3/SiO2复合薄膜致色态红外波段透过率在10-20％，代表具有良好的节能效果。而复合的SiO2具有增透的效果，使得WO3/SiO2薄膜在褪色态的透过率与玻璃本身相近。
从图3可以看出得到的WO3/SiO2复合薄膜具有良好的耐热性能，在150℃热处理后仍然具备一定的循环性能，从而满足薄膜在实际应用中的需要。
从图4可以看出WO3/SiO2复合薄膜的复合骨架结构，兼具了WO3+酸性SiO2的骨架复合高均匀度和WO3+碱性SiO2的骨架高孔隙率的特点。
实施例2
一种气致变色薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预水解的SiO2溶胶的制备：
预水解SiO2溶胶是通过无催化剂在乙醇溶剂中利用硅源试剂先水解获得的，硅源采用甲基三乙氧基硅烷，其中硅源和水的摩尔比为比1:2，硅源和将无水乙醇的摩尔比为1:40。将无水乙醇均分为两份，将硅源和水分别加入两份乙醇中，搅拌均匀后，将含水的一份溶液滴加到硅源溶液中。混合搅拌均匀后，放置在稳定环境(5℃，相对湿度50％)静置老化7天，即可得到预水解的SiO2溶胶，浓度为0.4mol/L。
(2)WO3溶胶的制备：
采用sol-gel法，将钨粉和过氧化氢(30％)溶液搅拌反应50分钟，钨粉和过氧化氢的摩尔比为1:3，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液；然后向所得溶液中加入无水乙醇调至所需的浓度，在85℃油浴回流2小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶。
(3)WO3/SiO2溶胶的制备：
向步骤(1)所得的溶胶中加入步骤(2)所得溶胶，分散比例WO3：SiO2摩尔比为1:1。
(4)WO3/SiO2薄膜的制备：
采用提拉浸镀法在干净玻璃或硅片表面制备WO3/SiO2薄膜，提拉速度为5cm/min；
将所得WO3/SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为50℃，时间为60分钟，即得到WO3/SiO2复合薄膜。
实施例3
一种气致变色薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预水解的SiO2溶胶的制备：
预水解SiO2溶胶是通过无催化剂在乙醇溶剂中利用硅源试剂先水解获得的，硅源采用正硅酸四乙酯，其中硅源和水的摩尔比为比1:2，硅源和将无水乙醇的摩尔比为1:20。将无水乙醇均分为两份，将硅源和水分别加入两份乙醇中，搅拌均匀后，将含水的一份溶液滴加到硅源溶液中。混合搅拌均匀后，放置在稳定环境(5℃，相对湿度50％)静置老化7天，即可得到预水解的SiO2溶胶，浓度为0.8mol/L。
(2)WO3溶胶的制备：
以钨酸钠酸化法制备三氧化钨溶胶，用阳离子树脂交换法或直接添加盐酸的方式将一定浓度的钨酸钠溶液酸化成钨酸溶液，在该溶液中分别加入双氧水，乙醇，乙酰丙酮等稳定剂，或在加入双氧水后以乙醇代替部分水，即得到WO3乙醇溶胶。
(3)WO3/SiO2溶胶的制备：
向步骤(1)所得的溶胶中加入步骤(2)所得溶胶，分散比例WO3：SiO2摩尔比为1:1。
(4)WO3/SiO2薄膜的制备：
采用提拉浸镀法在干净玻璃或硅片表面制备WO3/SiO2薄膜，提拉速度为5cm/min；
将所得WO3/SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为50℃，时间为60分钟，即得到WO3/SiO2复合薄膜。
实施例4
一种气致变色薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预水解的SiO2溶胶的制备：
预水解SiO2溶胶是通过无催化剂在乙醇溶剂中利用硅源试剂先水解获得的，硅源采用正硅酸四乙酯，其中硅源和水的摩尔比为比1:2，硅源和将无水乙醇的摩尔比为1:40。将无水乙醇均分为两份，将硅源和水分别加入两份乙醇中，搅拌均匀后，将含水的一份溶液滴加到硅源溶液中。混合搅拌均匀后，放置在稳定环境(5℃，相对湿度50％)静置老化3天，即可得到预水解的SiO2溶胶，浓度为0.4mol/L。
(2)WO3溶胶的制备：
采用sol-gel法，将钨粉和过氧化氢(30％)溶液搅拌反应50分钟，钨粉和过氧化氢的摩尔比为1:3，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液；然后向所得溶液中加入无水乙醇调至所需的浓度，在85℃油浴回流2小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶。
(3)WO3/SiO2溶胶的制备：
向步骤(1)所得的溶胶中加入步骤(2)所得溶胶，分散比例WO3：SiO2摩尔比为2:1。对WO3/SiO2溶胶
(4)WO3/SiO2薄膜的制备：
采用涂布法，利用线棒涂布器或者涂布用海绵在玻璃表面涂布WO3/SiO2薄膜，涂布速度0.1m/s。
将所得WO3/SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为50℃，时间为60分钟，即得到WO3/SiO2复合薄膜。
实施例5
一种气致变色薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预水解的SiO2溶胶的制备：
预水解SiO2溶胶是通过无催化剂在乙醇溶剂中利用硅源试剂先水解获得的，硅源采用正硅酸四乙酯，其中硅源和水的摩尔比为比1:4，硅源和将无水乙醇的摩尔比为1:40。将无水乙醇均分为两份，将硅源和水分别加入两份乙醇中，搅拌均匀后，将含水的一份溶液滴加到硅源溶液中。混合搅拌均匀后，放置在稳定环境(5℃，相对湿度50％)静置老化3天，即可得到预水解的SiO2溶胶，浓度为0.4mol/L。
(2)WO3溶胶的制备：
采用sol-gel法，将钨粉和过氧化氢(30％)溶液搅拌反应50分钟，钨粉和过氧化氢的摩尔比为1:4，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液；然后向所得溶液中加入无水乙醇调至所需的浓度，在85℃油浴回流2小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶。
(3)WO3/SiO2溶胶的制备：
向步骤(1)所得的溶胶中加入步骤(2)所得溶胶，分散比例WO3：SiO2摩尔比为1:1。
(4)WO3/SiO2薄膜的制备：
采用提拉浸镀法在干净玻璃或硅片表面制备WO3/SiO2薄膜，提拉速度为5cm/min；
将所得WO3/SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为150℃，时间为120分钟，即得到WO3/SiO2复合薄膜。
实施例6
一种气致变色薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预水解的SiO2溶胶的制备：
硅源采用二甲基二乙氧基硅烷，硅源与水的摩尔比为1:6，与无水乙醇的摩尔比为1:10，将无水乙醇分为两份，并将硅源和水分别加入两份无水乙醇中，搅拌均匀后，将含水的乙醇溶液滴加到含硅源的乙醇溶液中，混合搅拌均匀后，放置在稳定环境(20℃，相对湿度30％)静置老化5天，得到预水解的SiO2溶胶，浓度为1.2mol/L。
(2)WO3溶胶的制备：
将钨酸和30％过氧化氢溶液搅拌反应120min，钨酸和过氧化氢的摩尔比为1:5，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液，然后向所得溶液中加入无水乙醇，在75℃油浴回流0.5小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶，浓度为1.2mol/L。
(3)WO3/SiO2溶胶的制备：
向预水解的SiO2溶胶中加入WO3溶胶，搅拌2h，得到WO3/SiO2溶胶，且WO3/SiO2溶胶中WO3与SiO2的摩尔比为3:1。
(4)WO3/SiO2薄膜的制备：
采用旋转镀膜法，在干净玻璃或硅片表面制备WO3/SiO2薄膜，预涂速率为500～1000r/min，旋涂速率为2000～3000r/min。
将所得WO3/SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为250℃，时间为30分钟，即得到WO3/SiO2复合薄膜。
实施例7
一种气致变色薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)预水解的SiO2溶胶的制备：
硅源采用甲基三甲氧基硅烷，硅源与水的摩尔比为1:4，与无水乙醇的摩尔比为1:80，将无水乙醇分为两份，并将硅源和水分别加入两份无水乙醇中，搅拌均匀后，将含水的乙醇溶液滴加到含硅源的乙醇溶液中，混合搅拌均匀后，放置在稳定环境(10℃，相对湿度30％)静置老化5天，得到预水解的SiO2溶胶，浓度为0.2mol/L。
(2)WO3溶胶的制备：
将钨酸和30％过氧化氢溶液搅拌反应30min，钨酸和过氧化氢的摩尔比为1:5，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液，然后向所得溶液中加入无水乙醇，在70℃油浴回流1小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶，浓度为0.2mol/L。
(3)WO3/SiO2溶胶的制备：
向预水解的SiO2溶胶中加入WO3溶胶，搅拌2h，得到WO3/SiO2溶胶，且WO3/SiO2溶胶中WO3与SiO2的摩尔比为0.5:1。
(4)WO3/SiO2薄膜的制备：
采用喷涂法，利用喷涂设备在玻璃表面制备WO3/SiO2薄膜，喷涂速度为1～50ml/min；
将所得WO3/SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为150℃，时间为60分钟，即得到WO3/SiO2复合薄膜。
对比例1
(1)WO3溶胶的制备：
采用sol-gel法，将钨粉和过氧化氢(30％)溶液搅拌反应50分钟，钨粉和过氧化氢的摩尔比为1:3，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液；然后向所得溶液中加入无水乙醇调至所需的浓度，在85℃油浴回流2小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶，浓度为1.2mol/L。
(2)WO3/酸性SiO2溶胶的制备：
向步骤(1)所得的溶胶中加入TEOS(正硅酸四乙酯)，分散比例WO3：SiO2摩尔比为1:1，搅拌2h。
(3)WO3/酸性SiO2薄膜的制备：
采用提拉浸镀法在干净玻璃或硅片表面制备WO3/酸性SiO2薄膜，提拉速度为5cm/min；
将所得WO3/酸性SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为50℃，时间为60分钟，即得到WO3/酸性SiO2复合薄膜。
对比例2
(2)WO3溶胶的制备：
采用sol-gel法，将钨粉和过氧化氢(30％)溶液搅拌反应50分钟，钨粉和过氧化氢的摩尔比为1:3，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液；然后向所得溶液中加入无水乙醇调至所需的浓度，在85℃油浴回流2小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶，浓度为1.2mol/L。
(1)碱性SiO2溶胶的制备：
硅源采用正硅酸四乙酯，其中硅源和浓氨水的摩尔比为比1:2，硅源和将无水乙醇的摩尔比为1:30。将无水乙醇均分为两份，将硅源和浓氨水分别加入两份乙醇中，搅拌均匀后，将含浓氨水的一份溶液滴加到硅源溶液中。混合搅拌均匀后，放置在稳定环境(5℃，相对湿度50％)静置老化7天，待溶胶老化到呈淡蓝色乳胶状后，在80℃下回流，直至除去溶胶中的催化剂氨，即可获得最终的碱性SiO2溶胶，浓度为0.4mol/L。
(2)WO3/碱性SiO2溶胶的制备：
向步骤(1)所得的溶胶中加入TEOS(正硅酸四乙酯)，分散比例WO3：SiO2摩尔比为1:1，搅拌2h。
(3)WO3/碱性SiO2薄膜的制备：
采用提拉浸镀法在干净玻璃或硅片表面制备WO3/碱性SiO2薄膜，提拉速度为5cm/min；
将所得WO3/碱性SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为50℃，时间为60分钟，即得到WO3/碱性SiO2复合薄膜。
实施例1中WO3/SiO2复合薄膜，对比例1中WO3/酸性SiO2复合薄膜和对比例2中WO3/碱性SiO2复合薄膜在150℃热处理2h后的循环性能对比图如图5所示，可以看出WO3/预水解SiO2复合薄膜相比与酸性SiO2和碱性SiO2复合的薄膜具有更好的耐热性能。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别制备WO3溶胶和预水解的SiO2溶胶；
(2)制备WO3/SiO2溶胶；
(3)制备WO3/SiO2薄膜。
2.根据权利要求1所述的气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的预水解的SiO2溶胶通过硅源在乙醇溶剂中水解得到。
3.根据权利要求2所述的气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的预水解的SiO2溶胶的制备方法为：将无水乙醇分为两份，并将硅源和水分别加入两份无水乙醇中，搅拌均匀后，将含水的乙醇溶液滴加到含硅源的乙醇溶液中，混合搅拌均匀后，放置在稳定环境静置老化，得到预水解的SiO2溶胶。
4.根据权利要求3所述的气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述的硅源和水的摩尔比为1:2～1:6，所述的硅源和无水乙醇的摩尔比为1:10～60。
5.根据权利要求3所述的气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述的静置老化过程温度5～20℃，相对湿度30～80％，时间为3～7天。
6.根据权利要求2所述的气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，所述的硅源包括正硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、三乙氧基乙基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的WO3溶胶的制备方法包括：
将钨粉或钨酸和30％过氧化氢溶液搅拌反应30～120min，钨粉和过氧化氢的摩尔比为1:3～1:5，离心分离，过滤得到淡黄色透明溶液，然后向所得溶液中加入无水乙醇，在75～85℃油浴回流0.5～2小时，至溶胶转化为橘黄色，即得到WO3乙醇溶胶；
或者：以钨酸钠酸化法制备三氧化钨溶胶，用阳离子树脂交换法或直接添加盐酸的方式将钨酸钠水溶液酸化成钨酸溶液，在该溶液中加入双氧水、乙醇和乙酰丙酮得到WO3溶胶。
8.根据权利要求1所述的气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的WO3溶胶中WO3的浓度为0.2～1.2mol/L，所述的预水解的SiO2溶胶中的SiO2浓度为0.2～1.2mol/L。
9.根据权利要求1所述的气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的WO3/SiO2溶胶的制备方法包括：向预水解的SiO2溶胶中加入WO3溶胶，搅拌均匀，得到WO3/SiO2溶胶，且WO3/SiO2溶胶中WO3与SiO2的摩尔比为0.5:1～3:1。
10.根据权利要求1所述的气致变色薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的WO3/SiO2薄膜的制备方法包括：
采用提拉浸镀法，在干净玻璃或硅片表面制备WO3/SiO2薄膜，提拉速度为5～20cm/min；
或者：采用旋转镀膜法，在干净玻璃或硅片表面制备WO3/SiO2薄膜，预涂速率为500～1000r/min，旋涂速率为2000～3000r/min；
或者：采用涂布法，利用线棒涂布器或涂布用海绵在玻璃表面涂布WO3/SiO2薄膜，涂布速度0.1～2m/s；
或者：采用喷涂法，利用喷涂设备在玻璃表面制备WO3/SiO2薄膜，喷涂速度为1～50ml/min；
将所得WO3/SiO2薄膜在空气氛围中进行热处理，烤胶温度为50℃～250℃，时间为30～120min。
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