一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件的制作方法

本發(fā)明涉及一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，具體涉及一種基于具有熒光性能的多酸的具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件。

背景技術(shù)：

近些年來，電致變色材料憑借其優(yōu)越特性展現(xiàn)出潛在的應(yīng)用和技術(shù)前景，逐漸在顯示器，汽車后視鏡，靈巧窗，軍事偽裝等方面有所發(fā)展，并且越來越受到人們的重視。但是隨著研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)單一功能的電致變色材料具有變色性能好，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著例如變色單一等一些不可避免的缺點(diǎn)，為了解決這些麻煩，人們發(fā)明了一種同時(shí)具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件。但是同一器件上同時(shí)存在熒光開關(guān)功能和電致變色功能使得器件的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，因此開發(fā)出一種穩(wěn)定高效的具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件是一個(gè)挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，是利用LBL法(層接層法)制備出多酸基具有熒光開關(guān)特性的離子存儲(chǔ)層。利用電沉積的方法制備以普魯士藍(lán)為電致變色材料的電致變色層。在兩電極之間添加含有Li⁺的電解質(zhì)。所制備的產(chǎn)品具有熒光開關(guān)和電致變色雙功能性質(zhì)，可成為下一代新型顯示系統(tǒng)。當(dāng)外加電壓為+1.5V時(shí)器件呈現(xiàn)出藍(lán)色的著色態(tài)，并且沒有有熒光現(xiàn)象；當(dāng)外加電壓為-1.5V時(shí)，器件呈現(xiàn)出透明狀態(tài)，且有熒光產(chǎn)生。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，包括利用恒電壓電沉積方法制備普魯士藍(lán)電致變色薄膜層和利用層接層方法制備具有熒光開關(guān)功能的離子存儲(chǔ)層，在兩層之間添加含有Li⁺的電解質(zhì)負(fù)責(zé)電極之間的電子傳遞。

所述的一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，利用層接層方法制備具有熒光開關(guān)功能的離子存儲(chǔ)層的方法如下：

(1)將多金屬氧酸鹽配制成多金屬氧酸鹽溶液A；

(2)將清洗好的導(dǎo)電基片用APS溶液修飾，然后浸入pH值為2的鹽酸溶液中；

(3)再分別用PSS溶液和PEI溶液修飾步驟(2)處理后的導(dǎo)電基片，得到底層即APS/PSS/PEI薄膜；

(4)將底層分別用多金屬氧酸鹽溶液A與PEI溶液修飾，即完成一個(gè)循環(huán)；循環(huán)多次以后即可得到所需產(chǎn)品I；其中導(dǎo)電基片每次取出后都需用蒸餾水沖洗，然后氮?dú)獯蹈伞?/p>

所述的一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，步驟(1)的多金屬氧酸鹽為Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O，溶液A中Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O的濃度為0.005-0.006mol/L。

所述的一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O的合成方法如下：

a、將Na₂WO₄·2H₂O溶于水，加入醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH值在7.0至7.5之間，得溶液a；

b、將Eu(NO₃)₃·6H₂O溶于水得溶液b，然后將所得溶液b滴加到步驟a配制的溶液a中，得混合液體；

c、將混合液體用油浴鍋加熱至80～90℃，然后攪拌5分鐘，冷卻到室溫，過濾溶液并把沉淀烘干，得到Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O。

所述的一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，步驟(4)中循環(huán)15～20次以后即可得到所需產(chǎn)品I。

所述的一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，利用恒電壓電沉積方法制備普魯士藍(lán)電致變色薄膜層的方法如下：

(1)配制含有FeCl₃和K₃Fe(CN)₆的溶液F；

(2)將FTO玻璃置于溶液F中，以FTO玻璃為工作電極，Pt片為對(duì)電極，SCE為參比電極，用恒電流沉積PB膜，其中電流密度為400μA/cm²，沉積時(shí)間為400秒；取出后用去離子水沖洗干凈并干燥，得到產(chǎn)品II。

所述的一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，所述含有Li⁺的電解質(zhì)是以LiClO₄的碳酸丙烯酯溶液作為器件的電解質(zhì)，其濃度為0.1～0.2mol L^-1；。

所述的一種具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，所述含有Li⁺的電解質(zhì)是利用凝膠電解質(zhì)作為器件的電解質(zhì)，凝膠電解質(zhì)的制作方法如下：將一水合檸檬酸溶于無水乙醇中并攪拌；然后向其分別再加入TEOS、Li₂CO₃與乙二醇混合均勻；然后將混合溶液加熱至60℃，并攪拌即可得到所需電解質(zhì)。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明一種基于具有熒光性能的多酸的具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，使得單一器件同時(shí)具有電致變色的功能和熒光開關(guān)的功能。以普魯士藍(lán)(PB)所在導(dǎo)電玻璃為工作電極，當(dāng)外加電壓為+1.5V時(shí)器件呈現(xiàn)出藍(lán)色的著色態(tài)，并且沒有有熒光現(xiàn)象；當(dāng)外加電壓為-1.5V時(shí)，器件呈現(xiàn)出透明狀態(tài)，且有熒光產(chǎn)生。整個(gè)制備過程無毒無害，所有吸附過程都是在室溫完成，操作簡便易行。所制備的產(chǎn)品具有熒光開關(guān)和電致變色雙功能性質(zhì)，可能成為下一代新型顯示系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中器件電致變色性能測試結(jié)果圖，電壓范圍為-1.5V～1.5V.

圖2為實(shí)施例1中器件熒光開關(guān)測試結(jié)果圖，電壓范圍為-1.5V～1.5V。

圖3為實(shí)施例2中器件電致變色性能測試結(jié)果圖，電壓范圍為-1.5V～1.5V.

圖4為實(shí)施例2中器件熒光開關(guān)測試結(jié)果圖，電壓范圍為-1.5V～1.5V。

具體實(shí)施方式

一種基于熒光性能多酸的具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件，其制備方法為：

一、具有熒光開關(guān)功能的離子存儲(chǔ)層

(1)將多金屬氧酸鹽配制成多金屬氧酸鹽溶液A；

(2)將清洗好的導(dǎo)電基片用APS溶液修飾，然后浸入pH值為2的鹽酸溶液；

(3)再分別用PSS溶液和PEI溶液修飾步驟(2)處理后的導(dǎo)電基片，得到底層即APS/PSS/PEI薄膜；

(4)將底層分別用多金屬氧酸鹽溶液A與PEI溶液修飾，即完成一個(gè)循環(huán)；

(5)循環(huán)多次以后即可得到所需產(chǎn)品I；其中導(dǎo)電基片每次取出后都需用蒸餾水沖洗，然后氮?dú)獯蹈桑?/p>

二、以普魯士藍(lán)為電致變色材料的電致變色層的制作

(1)配制含有5mmol L^-1FeCl₃與5mmol L^-1K₃Fe(CN)₆的溶液。

(2)以FTO玻璃為工作電極，Pt片為對(duì)電極，SCE為參比電極，用恒電流沉積PB膜，其中電流密度為400μA/cm²沉積時(shí)間為400秒。取出后用去離子水沖洗干凈并干燥1小時(shí)得到中間產(chǎn)品II。

三、電解質(zhì)的制備方法

1.凝膠電解質(zhì)：

(1)將0.2mol的一水合檸檬酸溶于100mL無水乙醇中并攪拌；

(2)分別再加入0.1molTEOS、5gLi₂CO₃和20g乙二醇；

(3)將混合溶液加熱至60℃并攪拌一小時(shí)即可得到所需凝膠電解質(zhì)。

2.液態(tài)電解質(zhì)：

將LiClO₄溶于無水碳酸丙烯酯中，配成0.1mol L^-1的溶液即得液態(tài)電解質(zhì)

實(shí)施例1一種基于熒光性能多酸的具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件

具體步驟為：

(1)將Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O溶于水，配置成濃度為0.006mol/L的水溶液A。

(2)將清洗好的導(dǎo)電基片用APS溶液修飾，然后浸入pH值為2的鹽酸溶液；

(3)分別用PSS溶液和PEI溶液修飾上述導(dǎo)電基片，然后得到底層，即APS/PSS/PEI薄膜。

(4)將底層分別用溶液A與PEI溶液修飾，即完成一個(gè)循環(huán)。

(5)循環(huán)15次循環(huán)以后即可得到所需產(chǎn)品I。導(dǎo)電基片每次取出后都需用蒸餾水沖洗，然后氮?dú)獯蹈伞?/p>

(6)配制含有5mmol L^-1FeCl₃與5mmol L^-1K₃Fe(CN)₆的溶液。

(7)以FTO玻璃為工作電極，Pt片為對(duì)電極，SCE為參比電極，用恒電流沉積PB膜，其中電流密度為401μA/cm2，沉積時(shí)間400s。取出后用去離子水沖洗干凈并干燥1小時(shí)得到產(chǎn)品II。

(8)將0.2mol的一水合檸檬酸溶于100mL無水乙醇中并攪拌；

(10)分別再加入0.1molTEOS、5gLi₂CO₃和20g乙二醇；

(11)將混合溶液加熱至60℃并攪拌一小時(shí)即可得到所需凝膠電解質(zhì)。

其中，Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O的合成方法如下：a、將8.3g Na₂WO₄·2H₂O溶于20mL水中，加入醋酸調(diào)節(jié)溶液的pH值，使其的pH值在7.0至7.5之間。b、將1.1g Eu(NO₃)₃·6H₂O溶于2mL水中，然后將所得溶液滴加到步驟a配制的溶液中。c、將上述混合液體用油浴鍋加熱至80～90℃，然后攪拌5分鐘，冷卻到室溫，過濾溶液并把沉淀烘干，得到Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O。

將產(chǎn)品I，產(chǎn)品II的薄膜所在的導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電面相對(duì)放置，中間放置少量電解質(zhì)，確保沒有氣泡殘留，將兩導(dǎo)電玻璃外側(cè)夾緊并固定，對(duì)其加不同方向的電壓觀察其電致變色性能和熒光性能。其電致變色性能的測試結(jié)果見圖1，熒光開關(guān)測試的結(jié)果見圖2。由圖1可知在外加電壓為1.5V時(shí)，此器件呈現(xiàn)出透明狀態(tài)，20秒鐘以后，當(dāng)外加電壓躍階變成-1.5V時(shí)，器件的透過率漸漸降低，使用凝膠電解質(zhì)時(shí)，器件對(duì)外界光線透過率的最大的調(diào)制范圍可達(dá)55％。由圖2可知，當(dāng)外加電壓為1.5V時(shí)，使用凝膠電解質(zhì)時(shí)，器件可發(fā)射出較強(qiáng)的紅色熒光，而當(dāng)外加電壓變?yōu)?1.5V時(shí)器件的熒光變得非常微弱，此器件可作為熒光開關(guān)使用。

實(shí)施例2一種基于熒光性能多酸的具有熒光開關(guān)和電致變色性能的雙功能器件

具體步驟為：

(1)將Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O溶于水，配置成濃度0.006mol L^-1的水溶液A。其中，Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O的合成方法如下同實(shí)施例1中Na₉EuW₁₀O₃₆·32H₂O的合成。

(2)將清洗好的導(dǎo)電基片用APS溶液修飾，然后浸入pH值為2的鹽酸溶液；

(3)分別用PSS溶液和PEI溶液修飾上述導(dǎo)電基片，然后得到底層，即APS/PSS/PEI薄膜。

(4)將底層分別用溶液A與PEI溶液修飾，即完成一個(gè)循環(huán)。

(5)循環(huán)15次以后即可得到所需產(chǎn)品III。導(dǎo)電基片每次取出后都需用蒸餾水沖洗，然后氮?dú)獯蹈伞?/p>

(6)配制含有5mmol L^-1FeCl₃與5mmol L^-1K₃Fe(CN)₆的溶液。

(7)以FTO玻璃為工作電極，Pt片為對(duì)電極，SCE為參比電極，用恒電流沉積PB膜，其中電流密度為400μA cm^-2，沉積時(shí)間400秒。

(8)取出后用去離子水沖洗干凈并干燥1小時(shí)得到產(chǎn)品IV。

(9)將LiClO₄溶于無水碳酸丙烯酯中，配成0.1mol L^-1的溶液作為電解質(zhì)。

將III，IV導(dǎo)電面相對(duì)，將電解質(zhì)加到兩導(dǎo)電玻璃中間，確保沒有氣泡殘留，將兩導(dǎo)電玻璃外側(cè)夾緊并固定，對(duì)其加不同方向的電壓觀察其電致變色性能和熒光性能。其電致變色性能的測試結(jié)果見圖3，熒光開關(guān)測試的結(jié)果見圖4。由圖3可知在外加電壓為1.5V時(shí)，此器件呈現(xiàn)出透明狀態(tài)，20秒鐘以后，當(dāng)外加電壓躍階變成-1.5V時(shí)，器件的透過率漸漸降低，以LiClO₄/無水碳酸丙烯酯作為電解質(zhì)，此器件對(duì)外界光線透過率的最大的調(diào)制范圍可達(dá)90％。由圖4可知，當(dāng)外加電壓為1.5V時(shí)，以LiClO₄/無水碳酸丙烯酯作為電解質(zhì)，器件可發(fā)射出較強(qiáng)的紅色熒光，而當(dāng)外加電壓變?yōu)?1.5V時(shí)器件的熒光變得非常微弱，此器件可作為熒光開關(guān)使用。