1.一种无机全固态电致变色器件的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤1,制备磷酸盐质子导体层;
步骤2,在磷酸盐质子导体第一侧表面制备WO3电致变色薄膜层;
步骤3,在磷酸盐质子导体第二侧表面制备Nb掺杂TiO2离子存储层薄膜层,得到产品A;
步骤4,在产品A的WO3电致变色薄膜层及Nb掺杂TiO2离子存储层薄膜层的外表面上分别制备一层ITO透明导电层薄膜层,得到产品B;
步骤5,将步骤4制备得到的产品B在大气气氛中进行热处理,热处理温度为300~400℃,热处理时间为120~200分钟。
2.根据权利要求1所述的一种无机全固态电致变色器件的制备方法,其特征在于,步骤
1具体按照以下步骤实施:
步骤1.1,制备磷酸镧钠玻璃:将一定量的Na2CO3、H3PO4、La2O3和GeO2称重、混合,然后在空气中1200℃~1600℃的铂坩埚中熔化1~2小时,将熔融材料倒入石墨模具中,实现冷凝,得到块状磷酸镧钠玻璃,接着450℃退火12小时,有效去除玻璃中残余应力;
步骤1.2,固体电化学处理:从块状磷酸镧钠玻璃块上切下厚度为1.2~1.5mm的片状玻璃板,抛光其两面,然后在真空镀膜装置中通过溅射的方法在玻璃板的一侧面镀40~60nm金属铂薄膜层,作为阳极,然后将玻璃板放入真空电化学反应炉中,玻璃板上带有金属铂薄膜层的一侧面朝上,玻璃板底部与熔融锡槽保持良好电接触,在铂阳极和熔锡阴极之间施加30V直流电压,炉内温度设定为380℃,在混合气氛中使玻璃板发生电化学反应,炉腔内H2被电离成H+,在电场作用下,H+不断进入玻璃,而Na+通过玻璃板底部溢出进入锡槽,实现H+对Na+的置换,8~10小时后置换率达90%以上即可,获得透明的磷酸盐质子导体层;
其中,混合气氛按照体积百分比由以下组分组成:5%H2和95%N2,上述组分的体积百分比之和为百分之百。
3.根据权利要求2所述的一种无机全固态电致变色器件的制备方法,其特征在于,步骤
1.1中,Na2CO3:H3PO4:La2O3:GeO2的物质的量之比为25:63:10~2:2~10。
4.根据权利要求2所述的一种无机全固态电致变色器件的制备方法,其特征在于,步骤
2具体按照以下步骤实施:
步骤2.1,配制WO3溶胶:将一定量的六氯化钨加入到一定量的乙醇溶剂中,室温搅拌4小时,然后再加入一定量的苯甲酰丙酮,室温搅拌1小时,获得澄清WO3溶胶,最后陈化24小时以备用;
步骤2.2,旋涂法制备WO3电致变色薄膜:将步骤2.1获得的WO3溶胶通过旋涂法在步骤
1.2制备得到磷酸盐质子导体层第一侧表面涂覆一层WO3凝胶薄膜,然后将该产品在100℃下干燥10分钟后取出,空冷至室温,继续在400~550℃条件下退火20分钟,即在磷酸盐质子导体第一侧表面制备得到了WO3电致变色薄膜层。
5.根据权利要求4所述的一种无机全固态电致变色器件的制备方法,其特征在于,步骤
2.1中,配制WO3溶胶所用的六氯化钨、苯甲酰丙酮、乙醇的摩尔比为1:0.5:30。
6.根据权利要求4所述的一种无机全固态电致变色器件的制备方法,其特征在于,步骤
3具体按照以下步骤实施:
步骤3.1,配制含Nb-Ti元素的复合溶胶G:将一定量的五氯化铌与甲醇混合,室温搅拌1小时,得到溶液B;将一定量的乙酰丙酮与甲醇混合,室温搅拌30分钟,得到溶液C;将溶液B与溶液C混合,再加入丙烯酸,室温搅拌2-3小时后,获得澄清含Nb元素的溶胶D;将一定量的乙酰丙酮与甲醇混合,并于室温搅拌30分钟,得到溶液E,在溶液E中加入一定量的钛酸丁酯,于室温下搅拌1小时,得到含Ti元素的溶胶F;最后将溶胶D和溶胶F在室温下混合,搅拌1小时,即得含有Nb-Ti元素的复合溶胶G;
步骤3.1中,所用的五氯化铌、钛酸丁酯、乙酰丙酮、丙烯酸、甲醇的摩尔比为0.06:1:1:
2:60;其中,溶液B、溶液C、溶液E中的甲醇质量比为2:3:3;溶液C、溶液E中的乙酰丙酮质量比为1:8-10;
步骤3.2,旋涂法制备Nb掺杂TiO2离子存储层薄膜:将获得的含Ti-Nb元素的复合溶胶G通过旋涂法在步骤1.2制备得到磷酸盐质子导体层第二侧表面制备一层凝胶薄膜,然后将该产品在120℃下干燥10分钟,空冷至室温,继续在400~500℃下退火处理60分钟,即在磷酸盐质子导体第二侧表面制备得到了Nb掺杂TiO2离子存储层薄膜层。
7.根据权利要求6所述的一种无机全固态电致变色器件的制备方法,其特征在于,步骤
4具体按照以下步骤实施:
步骤4.1,配制掺锡硝酸铟溶胶:将硝酸铟(In(NO3)3·4.5H2O)溶于一定量乙醇中,室温搅拌1小时,加入一定量的苯甲酰丙酮,搅拌30分钟,然后加入一定量的四氯化锡,搅拌30分钟,静置24小时后,得到掺锡硝酸铟溶胶;
步骤4.2,旋涂法制备透明导电层薄膜:将获得掺锡硝酸铟溶胶通过旋涂法分别在产品A的WO3电致变色薄膜层及Nb掺杂TiO2离子存储层薄膜层的外表面上制备透明导电层薄膜,然后将该产品在100℃下干燥20分钟,空冷至室温,继续在300~400℃下退火处理120分钟,得到产品B。
8.根据权利要求7所述的一种无机全固态电致变色器件的制备方法,其特征在于,步骤
4.1中,所用的四氯化锡、硝酸铟、苯甲酰丙酮、乙醇的摩尔比为0.1:1:6:40。
9.根据权利要求7所述的一种无机全固态电致变色器件的制备方法,其特征在于,步骤
2中,WO3电致变色薄膜层厚度为300~400nm;步骤3中,Nb掺杂TiO2离子存储层薄膜层厚度为
300~400nm;步骤4中,ITO透明导电层薄膜层厚度为300~400nm。
10.一种无机全固态电致变色器件,采用权利要求1-8任意一项权利要求所述的方法制备得到,其特征在于,包括有磷酸盐质子导体层,以磷酸盐质子导体层为基板,在基板的第一侧表面设置有WO3电致变色薄膜层,在基板的第二侧表面设置有Nb掺杂TiO2离子存储层薄膜层,WO3电致变色薄膜层及Nb掺杂TiO2离子存储层薄膜层的外表面上均设置有ITO透明导电层薄膜层。