一种普鲁士蓝基油墨的制备方法及电致变色器件与流程

专利2025-10-09  14


本发明涉及一种普鲁士蓝基油墨的制备方法及电致变色器件,属于电致变色。


背景技术:

1、目前,电致变色是指某些材料在低电场下发生氧化还原反应从而导致颜色或光学性质发生可逆变化的现象。基于电致变色材料构成的电致变色器件已经应用于汽车防眩目后视镜、飞机智能舷窗、智能护目镜等领域。此外,随着可穿戴型智能电子设备和柔性器件的不断发展,关于电致变色器件的探索和开发不再局限于对其电学和光学性能的提高,更多的要与柔性材料或基底集合来达到拓展电致变色器件应用范围的目的并满足新兴的需求。然而电致变色器件在大面积建筑用调光玻璃和柔性电致变色器件领域仍未实现广泛应用,这与传统的镀膜工艺诸如磁控溅射、热蒸发、电子束蒸发等物理气相沉积技术存在的局限性有关。这类薄膜制备工艺虽然可以精确控制薄膜的组分,但成本高、生产效率低等问题限制了其大规模制造应用。因此,开发低成本、可大面积制备、生产速度快的镀膜工艺成为了亟待解决的关键技术问题之一。

2、普鲁士蓝(pb)材料晶体结构中无限的三维网状结构,可以提供开放的离子通道和较大的间隙空间,有利于离子的快速传递。同时,作为一种过渡金属氧化物阳极电致变色材料,具有工作电压低、功耗低、开路记忆功能良好和长循环稳定性等优点,因此成为了研究最广泛、前景最优异的电致变色电极之一。目前,已报道的大多数pb薄膜制备过程都会造成结构缺陷使其电致变色性能及电化学稳定性变差,严重制约了该材料的进一步发展和应用。传统的pb薄膜沉积方法包括电化学沉积法和水热法,这两种方法需要昂贵的设备、额外的电能输入或高温高压条件,这些制约因素使得薄膜的规模化生产难以实现。涂布技术被认为是一种成本低、工艺流程简单、容易实现大面积涂覆、适用于各种基材类型的薄膜制备技术,因此,有希望成为规模化生产电致变色薄膜的关键技术之一。然而,目前尚缺乏与pb基电致变色调光玻璃大面积低温涂布技术所适配的功能墨水,这极大地制约着其实际应用。

3、采用溶胶-凝胶法制备的pb油墨,需要将ito/玻璃及ito/pet基材进行等离子体处理后,才能结合自旋涂覆工艺制备pb薄膜。以氧化钨为工作电极,普鲁士蓝为对电极组装的基于液态电解质的电致变色器件,其光学调制为79%,着色效率为123.32cm2 c-1,波长633nm的电致变色循环超过100圈。该方案的缺点是:基材需要进行表面处理,器件长循环稳定性差,限制了电致变色器件的大规模生产。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种普鲁士蓝基油墨的制备方法,通过该方法制备得到的普鲁士蓝基油墨成膜性能提高,并且由此制备得到含有普鲁士蓝基油墨涂层的电致变色器件展现出高光学调制率,快速响应特性以及优异的长循环稳定性。

2、为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种普鲁士蓝基油墨的制备方法,方法的步骤中含有:

3、s01:制备普鲁士蓝颗粒;

4、s02:采用亚铁氰根离子和正辛胺对普鲁士蓝颗粒进行表面修饰,获得改性普鲁士蓝颗粒;

5、s03:将改性普鲁士蓝颗粒和乙醇进行搅拌,获得普鲁士蓝基油墨。

6、进一步,步骤s01中,采用共沉淀法制备普鲁士蓝颗粒。

7、进一步,步骤s01具体为:

8、将na4[fe(cn)6]·10h2o水溶液滴入fe(no)3·9h2o水溶液中搅拌后经过离心、洗涤和真空干燥得到普鲁士蓝颗粒。

9、进一步,步骤s01中,洗涤采用去离子水洗涤;和/或真空干燥具体在60℃下。

10、进一步,步骤s02中,采用亚铁氰根离子和正辛胺对普鲁士蓝颗粒进行表面修饰具体包括:

11、进一步,将普鲁士蓝颗粒与na4[fe(cn)6]·10h2o水溶液混合后搅拌,随后加入正丁醇和正辛胺继续搅拌,然后经过离心、洗涤和真空干燥得到改性普鲁士蓝颗粒。

12、进一步,普鲁士蓝颗粒的平均粒径小于100纳米。

13、进一步,步骤s02中,洗涤采用乙醇洗涤;和/或真空干燥具体为真空冷冻干燥。

14、本发明还提供了一种普鲁士蓝基油墨,由以上制备方法制备得到。

15、本发明还提供了一种电致变色器件,包括衬底和由普鲁士蓝基油墨涂覆在所述衬底上的普鲁士蓝基油墨涂层。

16、进一步,所述衬底为ito/玻璃衬底或ito/pet衬底或ito/ag/azo/pet衬底或agnw-pet衬底。

17、采用了上述技术方案后,本发明具有以下的有益效果:

18、1、本发明采用亚铁氰根离子和正辛胺对不溶性pb颗粒进行表面修饰,增强pb颗粒对乙醇溶剂的亲和力作用,从而获得均匀的乙醇分散型的普鲁士蓝基油墨,本发明方法无需高温高压条件,制备工艺简单,该油墨在室温下长期存放时不会发生沉淀及变质,对各种基底的浸润性良好,成膜性能优异。

19、2、乙醇作为溶剂的普鲁士蓝基油墨具有合适的表面张力和粘度,成膜性能优异,适用于玻璃、pet等各种基底,结合涂布技术可以制备均匀的pb电致变色薄膜。

20、3、具有普鲁士蓝基油墨涂层的pb电致变色薄膜具有非晶嵌入纳米晶的微观结构,增强了薄膜的电致变色性能和长循环稳定性。



技术特征:

1.一种普鲁士蓝基油墨的制备方法,其特征在于方法的步骤中含有:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤s01具体为:

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,普鲁士蓝颗粒的平均粒径小于100纳米。

8.一种普鲁士蓝基油墨,其特征在于,由权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的普鲁士蓝基油墨,其特征在于,具有非晶嵌入纳米晶结构。

10.一种电致变色器件,其特征在于,包括衬底和由权利要求7所述的普鲁士蓝基油墨涂覆在所述衬底上的普鲁士蓝基油墨涂层。

11.根据权利要求10所述的电致变色器件,其特征在于,所述衬底为ito/玻璃衬底或ito/pet衬底或ito/ag/azo/pet衬底或agnw-pet衬底。


技术总结
本发明公开了一种普鲁士蓝基油墨的制备方法及电致变色器件,方法的步骤中含有:S01:制备普鲁士蓝颗粒;S02:采用亚铁氰根离子和正辛胺对普鲁士蓝颗粒进行表面修饰,获得改性普鲁士蓝颗粒;S03:将改性普鲁士蓝颗粒和乙醇进行搅拌,获得普鲁士蓝基油墨。通过该方法制备得到的普鲁士蓝基油墨成膜性能提高,并且由此制备得到含有普鲁士蓝基油墨涂层的电致变色器件展现出高光学调制率,快速响应特性以及优异的长循环稳定性。

技术研发人员:张洪亮,张雅思,杨文华,李坤,吴旭东
受保护的技术使用者:宁波华瓴光学技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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