一种NiO/PB/CdS复合电致变色薄膜的制备方法

一种nio/pb/cds复合电致变色薄膜的制备方法
技术领域
1.本发明属于电致变色薄膜材料制备技术领域，具体为一种nio/pb/cds复合电致变色薄膜的制备方法。


背景技术：

2.随着人口的增长，环境污染和能源短缺已经成为全球面临的严峻问题。其中能源危机(能源短缺)主要是由于化石燃料的过度消耗造成的，已经成为当今社会面临的严重问题之一。我国现有的城乡建筑中，绝大部分仍属于高耗能建筑。窗户作为建筑物重要的组成部分，是建筑物能量损失最主要的方式之一。据统计，每年通过窗户流失的能量，以及室内采暖和空调制冷所消耗的能源占能源总消耗的比例高达60％。目前，建筑采用的普通玻璃虽然具有良好的透光性能，但是隔热效果较差，导致建筑50％以上的能耗从门窗散失，因此门窗部分的节能十分重要。目前，国内外建筑主要使用中空玻璃、真空玻璃、百叶窗进行隔热保暖、调节光线，但其有导热系数、光线透过率固定不变，不可根据季节、天气、光照调节的缺点。而基于电致变色效应制作的电致变色灵巧窗能够完美的解决上述问题。
3.自从本世纪60年代国外学者plat首先提出电致变色概念以来，电致变色现象引起了人们的广泛关注。此后70年代人们发现许多过渡金属氧化物同样具有电致变色性质。nio材料在liclo4/pc溶液中发生电致变色反应，一般认为其与wo3阴极电致变色材料的电致变色机理相同，但是其颜色变化相反，nio在li
+
嵌入时(还原态)发生的是褪色反应，而在li
+
脱出时(氧化态)发生着色反应。nio在li
+
有机溶液中发生电致变色反应时，其体积变化率很小，稳定性较好。但nio的光调制范围相对较小，只能在灰色和无色之间转换，电致变色响应时间长限制了其应用。单一电致变色材料的性能已经不能满足实际应用的需求，复合纳米电致变色材料越来越受关注。


技术实现要素：

4.为了解决nio纳米片在电致变色方面的上述问题，本发明的目的在于提供一种电致变色复合薄膜的制备方法，能够提升nio的电致变色性能。
5.为了达到上述目的，本发明提供电致变色复合薄膜的制备方法包括按顺序进行的下列步骤：
6.(1)将ni(ch3coo)2溶于去离子水中，加入c6h
12
n4，搅拌一段时间，制备出nio前驱体反应液，将fto玻璃以导电面朝下的方式斜放入水热釜中，在一定温度下水热反应一定时间后，将反应后的样品进行干燥处理。将fto玻璃转移到马弗炉中处理，制得附在fto导电玻璃上的nio薄膜。
7.(2)将fecl3·
6h2o、k3[fe(cn)6]和licl溶于去离子水中，搅拌一段时间，制备pb电沉积反应溶液。
[0008]
(3)将制得的nio薄膜通过电化学沉积法沉积得到nio/pb复合薄膜，将步骤(1)中制得的nio薄膜作为工作电极，ag/agcl作为参比电极，pt片作为对电极，电解液为pb电沉积
反应溶液，在一定沉积条件下制得nio/pb复合电致变色薄膜。
[0009]
(4)将(ch3coo)2cd溶于去离子水中，将na2s溶于甲醇溶液中，搅拌一段时间，制备cd源和s源反应溶液。
[0010]
(5)将制得的nio/pb复合薄膜通过敏化处理得到nio/pb/cds复合薄膜，将步骤(3)中制得的nio/pb复合薄膜沉浸于(ch3coo)2cd的水溶液中吸附镉离子，再将其沉浸于na2s溶液中吸附硫离子，并使表面吸附的cd
2+
与s
2-反应并沉积下来，得到cds量子点敏化的nio/pb/cds复合薄膜
[0011]
在步骤(1)中，所述的ni(ch3coo)2溶液的浓度为0.15～0.25m，加入的c6h
12
n4为1～2.5g，搅拌时间为30～45min，水热反应的温度和时间分别为120～150℃和2～4h，烘箱中干燥0.5～1h，将fto玻璃在马弗炉中热处理的温度为300℃～350℃，保温时间为1～2h。
[0012]
在步骤(2)中，所述的电沉积反应溶液中，加入fecl3·
6h2o 0.5～0.7g，加入licl 0.3～0.8g，加入k3[fe(cn)6]0.5～0.7g，搅拌时间为30～45min。
[0013]
在步骤(3)中，pb电沉积反应溶液作为沉积溶液，沉积条件是室温下，应用电流为恒电流-0.0005a，沉积时间为100s。
[0014]
在步骤(4)中，所述的(ch3coo)2cd溶液浓度为0.2～0.4m，搅拌时间为30～45min，na2s溶液浓度为0.2～0.4m，搅拌时间为30～45min。
[0015]
本发明提供的一种用于电致变色的nio/pb/cds复合薄膜的制备方法具有如下有益效果：
[0016]
(1)本发明能够有效加强电致变色的效率，促进离子和电子的进入和抽出。
[0017]
(2)本发明的制备方法简单易操作，整体成本低廉，选用ni(ch3coo)2作为前驱体制备nio薄膜，相较于采用nicl2·
6h2o作为前驱体时，cl-离子在薄膜中难以完全消除，会导致循环稳定性下降，采用ni(no3)2·
6h2o作为前驱体时，硝酸根的分解也会产生一定的污染气体，而ni(ch3coo)2作为前驱体具有环保的特点。
[0018]
(3)本发明所制得的nio/pb/cds复合薄膜变色响应时间短，电致变色性能较高。
附图说明
[0019]
图1为所得的nio/pb/cds复合薄膜的响应时间曲线。
具体实施方式
[0020]
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。
[0021]
实施例1
[0022]
一种nio/pb/cds复合电致变色薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0023]
(1)在恒定搅拌下将3.11g ni(ch3coo)2添加到50ml去离子水中，然后再加入1.75g c6h
12
n4，搅拌40min，制得nio前驱体溶液，将fto玻璃以导电面朝下的方式斜放入水热釜中，然后在120℃下通过水热反应保持2h。将所制备的玻璃放入烘箱干燥0.5h，随后将fto玻璃转移到马弗炉中处理，以2℃/min的升温速率加热到350℃后保温1h，将其冷却至室温。即可得到附在fto导电玻璃上的nio薄膜。
[0024]
(2)将0.67g fecl3·
6h2o、0.83g k3[fe(cn)6]以及0.53g licl溶解到250ml的去
离子水中，磁力搅拌溶液30min。
[0025]
(3)以nio薄膜作为工作电极，ag/agcl作为参比电极，pt片作为对电极，电解液为pb电沉积反应溶液，应用-0.0005a的电流沉积150s，最后取出后经过去离子水清洗，60℃烘干得到nio/pb薄膜。
[0026]
(4)将11.53g(ch3coo)2cd、3.9g na2s溶解到100ml的去离子水中，磁力搅拌溶液30min。
[0027]
(5)将配置好的(ch3coo)2cd溶液作为cd源和na2s溶液作为s源。将制备好的nio/pb薄膜沉浸在(ch3coo)2cd溶液中5min以吸附cd
2+
，随后用去离子水冲洗，然后再将其沉浸于na2s溶液中5min以使得表面吸附的cd
2+
与s
2-反应并在nio/pb表面沉积下来，最后再用甲醇溶液清洗得到cds量子点敏化的nio/pb/cds复合薄膜。
[0028]
实施例2
[0029]
一种nio/pb/cds复合电致变色薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0030]
(1)在恒定搅拌下将6.22g ni(ch3coo)2添加到100ml去离子水中，然后再加入3.5g c6h
12
n4，搅拌40min，制得nio前驱体溶液，将fto玻璃以导电面朝下的方式斜放入水热釜中，然后在140℃下通过水热反应保持3h。将所制备的玻璃放入烘箱干燥0.5h，随后将fto玻璃转移到马弗炉中处理，以2℃/min的升温速率加热到400℃后保温1.5h，将其冷却至室温。即可得到附在fto导电玻璃上的nio薄膜。
[0031]
(2)将0.14g fecl3·
6h2o、0.17g k3[fe(cn)6]以及0.11g licl溶解到50ml的去离子水中，磁力搅拌溶液30min。
[0032]
(3)以nio薄膜作为工作电极，ag/agcl作为参比电极，pt片作为对电极，电解液为pb电沉积反应溶液，应用-0.0005a的电流沉积50s，最后取出后经过去离子水清洗，60℃烘干得到nio/pb薄膜。
[0033]
(4)将5.77g(ch3coo)2cd、1.9g na2s溶解到溶液中水中，磁力搅拌溶液30min。
[0034]
(5)将配置好的(ch3coo)2cd水溶液作为cd源和na2s溶液作为s源。将制备好的nio/pb薄膜沉浸在(ch3coo)2cd的水溶液中5min以吸附cd
2+
，随后用去离子水冲洗，然后再将其沉浸于na2s溶液中5min以使得表面吸附的cd
2+
与s2-反应并在nio/pb表面沉积下来，最后再用甲醇溶液清洗得到cds量子点敏化的nio/pb/cds复合薄膜。
[0035]
实施例3
[0036]
一种nio/pb/cds复合电致变色薄膜的制备方法，包括如下步骤：
[0037]
(1)在恒定搅拌下将9.33g ni(ch3coo)2添加到150ml去离子水中，然后再加入5.25g c6h
12
n4，搅拌40min，制得nio前驱体溶液，将fto玻璃以导电面朝下的方式斜放入水热釜中，然后在160℃下通过水热反应保持1.5h。将所制备的玻璃放入烘箱干燥0.5h，随后将fto玻璃转移到马弗炉中处理，以2℃/min的升温速率加热到300℃后保温2h，将其冷却至室温。即可得到附在fto导电玻璃上的nio薄膜。
[0038]
(2)将0.28g fecl3·
6h2o、0.34g k3[fe(cn)6]以及0.22g licl溶解到100ml的去离子水中，磁力搅拌溶液30min。
[0039]
(3)以nio薄膜作为工作电极，ag/agcl作为参比电极，pt片作为对电极，电解液为pb电沉积反应溶液，应用-0.0005a的电流沉积100s，最后取出后经过去离子水清洗，60℃烘干得到nio/pb薄膜。
[0040]
(4)将23.08g(ch3coo)2cd、7.6g na2s溶解到200ml的去离子水中，磁力搅拌溶液30min。
[0041]
(5)将配置好的(ch3coo)2cd水溶液作为cd源和na2s溶液作为s源。将制备好的nio/pb薄膜沉浸在(ch3coo)2cd的水溶液中5min以吸附cd
2+
，随后用去离子水冲洗，然后再将其沉浸于na2s溶液中5min以使得表面吸附的cd
2+
与s
2-反应并在nio/pb表面沉积下来，最后再用甲醇溶液清洗得到cds量子点敏化的nio/pb/cds复合薄膜。

技术特征：
1.一种nio/pb/cds复合电致变色薄膜的制备方法，其特征在于：所述的制备方法按顺序进行下列步骤：(1)将ni(ch3coo)2溶于去离子水中，加入c6h
12
n4，搅拌一段时间，制备出nio前驱体反应液，将fto玻璃以导电面朝下的方式斜放入水热釜中，在一定温度下水热反应一定时间后，将反应后的样品进行干燥处理。将fto玻璃转移到马弗炉中处理，制得附在fto导电玻璃上的nio薄膜。(2)将fecl3·
6h2o、k3[fe(cn)6]和licl溶于去离子水中，搅拌一段时间，制备pb电沉积反应溶液。(3)将制得的nio薄膜通过电化学沉积法沉积得到nio/pb复合薄膜，将步骤(1)中制得的nio薄膜作为工作电极，ag/agcl作为参比电极，pt片作为对电极，电解液为pb电沉积反应溶液，在一定沉积条件下制得nio/pb复合电致变色薄膜。(4)将(ch3coo)2cd溶于去离子水中，将na2s溶于甲醇溶液中，搅拌一段时间，制备cd源和s源反应溶液。(5)将制得的nio/pb复合薄膜通过敏化处理得到nio/pb/cds复合薄膜，将步骤(3)中制得的nio/pb复合薄膜沉浸于(ch3coo)2cd水溶液中吸附cd
2+
，再将其沉浸于na2s溶液中吸附s
2-，并使表面吸附的cd
2+
与s
2-反应并沉积下来，得到cds量子点敏化的nio/pb/cds复合薄膜。2.根据权利要求1所述的用于电致变色的nio/pb/cds复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述的ni(ch3coo)2溶液的浓度为0.15～0.25m，加入的c6h
12
n4为1～2.5g，搅拌时间为30～45min，水热反应的温度和时间分别为120～150℃和2～4h，烘箱中干燥0.5～1h，将fto玻璃在马弗炉中热处理的温度为300℃～350℃，保温时间为1～2h。3.根据权利要求1所述的用于电致变色的nio/pb/cds复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述的电沉积反应溶液中，加入fecl3·
6h2o0.5～0.7g，加入licl 0.3～0.8g，加入k3[fe(cn)6]0.5～0.7g，搅拌时间为30～45min。4.根据权利要求1所述的用于电致变色的nio/pb/cds复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，pb电沉积反应溶液作为沉积溶液，沉积条件是室温下，应用电流为恒电流-0.0005a，沉积时间为50～150s。5.根据权利要求1所述的用于电致变色的nio/pb/cds复合薄膜的制备方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述的(ch3coo)2cd水溶液浓度为0.2～0.4m，搅拌时间为30～45min，硫na2s溶液浓度为0.2～0.4m，搅拌时间为30～45min。

技术总结
本发明公开一种NiO/PB/CdS复合电致变色薄膜的制备方法，该方法首先采用优化后的水热法制备NiO薄膜；然后采用电沉积法将PB沉积在NiO薄膜上；最后将制备好的薄膜敏化处理得到CdS量子点敏化的NiO/PB复合薄膜。本方法所制备的复合薄膜提升了NiO的电致变色性能，提高了电致变色效率；制备方法简单易操作，整体成本低廉。本低廉。本低廉。


技术研发人员：刘志锋 赵鸿钦 杨永 陈滢
受保护的技术使用者：天津城建大学
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/12