薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種形貌可控的wo3薄膜的制備方法，屬于納米科技技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，一些具有微結(jié)構(gòu)的新型功能材料逐漸成為研究的熱點(diǎn)，這些新型功能材料的性能發(fā)揮主要依賴于材料的納米結(jié)構(gòu)和形貌特點(diǎn)。電致變色材料作為目前最有應(yīng)用前景的新型功能材料之一而被廣泛研究，尤以無(wú)機(jī)金屬氧化物為代表的電致變色材料的研究較為充分，它們可以被廣泛應(yīng)用于防眩暈后視鏡、智能窗、太陽(yáng)能電池、傳感器等領(lǐng)域。然而將目前所研究的無(wú)機(jī)金屬氧化物實(shí)際應(yīng)用尚存在很多問(wèn)題，如:循環(huán)次數(shù)少，著色和褪色響應(yīng)時(shí)間慢，對(duì)可見(jiàn)光透過(guò)率低等尚不能滿足實(shí)際應(yīng)用，這些因素是制約電致變色智能窗進(jìn)一步發(fā)展的障礙。通過(guò)改變?nèi)軇┡浔?，利用溶劑熱法在?dǎo)電基底表面制備氧化物基薄膜，通過(guò)調(diào)控氧化物的形貌，以便獲得高著色效率、顏色可調(diào)的產(chǎn)品，加快該技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用。
[0003]在以往的實(shí)驗(yàn)研究中已經(jīng)提出利用不同方法制備不同形貌的W03，比如Jiao等在Journal of Physics D-Applied Physics(2010: ;43(28):2885501-2885506)上發(fā)表了通過(guò)一定的水熱條件制備得到了碟狀結(jié)構(gòu)的W03薄膜。Wang J等在The Journal of PhysicalChemistry C(2008; 112(37): 14306-14312)上發(fā)表了通過(guò)改變水熱法制備得到了納米線狀的W03薄膜。Lee等則在Advanced Materials(2006 ； 18(6):763-766)上發(fā)表了通過(guò)化學(xué)氣相沉積制備得到了 W03的納米粒子和納米線。
[0004]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，水熱法制備W03薄膜是一種較為簡(jiǎn)單且利于工業(yè)化的方法。通過(guò)改變?nèi)我凰疅釛l件，可以得到不同的形貌。而W03的形貌，也是影響電致變色的一個(gè)重要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種形貌可控的W03薄膜的制備方法。其采用溶膠凝膠-水熱法合成，工藝簡(jiǎn)單。
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案具體闡述如下。
[0007]—種形貌可控的W03薄膜的制備方法，具體步驟如下:
[0008](1)向Na2W04.2H20水溶液中滴加HC1溶液，至不再產(chǎn)生沉淀為止，離心分離，將所得沉淀溶于H202中得到透明溶膠，然后通過(guò)提拉法將透明溶膠在FT0導(dǎo)電玻璃上沉積，得到帶晶種的導(dǎo)電玻璃；
[0009](2)將步驟(1)中得到的帶晶種的導(dǎo)電玻璃在馬弗爐中煅燒，待燒結(jié)完畢后，冷卻，得到帶有W03晶種層的FT0導(dǎo)電玻璃；
[0010](3)向含水的Na2W04.2H20溶液中，加入HC1溶液，待沉淀完全時(shí)，再向其中加入添加劑和帶有W03晶種層的FT0導(dǎo)電玻璃，水熱釜中水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，取出FT0導(dǎo)電玻璃，洗滌、烘干；
[0011](4)將步驟(3)的烘干后FT0導(dǎo)電玻璃置于馬弗爐中煅燒，燒結(jié)完畢后，冷卻，得到形貌可控的W03薄膜。
[0012]本發(fā)明中，步驟(1)中的FT0導(dǎo)電玻璃在使用前，先依次用丙酮、乙醇超聲清洗，再空氣中干燥。優(yōu)選的，超聲頻率為50?ΙΟΟΚΗζ、超聲時(shí)間為10?20min;
[0013]本發(fā)明中，步驟(1)中，離心速度為6000?lOOOOrpm、離心時(shí)間為3?5min。
[0014]本發(fā)明中，步驟(1)、步驟(3)中，Na2ff04.2H20摩爾濃度在0.1-0.2mol/L之間；HC1溶液的濃度在0.001?0.005mol/L之間。
[0015]本發(fā)明中，步驟(2)中，煅燒條件為:升溫速率為l°C/min?3°C/min、保溫條件為400°C/30min ?400°C/50min。
[0016]本發(fā)明中，步驟(3)中，水熱反應(yīng)的條件為:溫度為100?150°C、時(shí)間為3?8h。
[0017]本發(fā)明中，步驟(3)中，含水的Na2W04.2H20溶液中，溶劑單獨(dú)為H20，或者為水和乙腈組成的混合溶劑，水和乙腈的體積比為1:0?1: 1。
[0018]本發(fā)明中，步驟(3)中，添加劑為尿素和(NH4)2C204;添加劑的投加量為lg尿素和lg(NH4)2C204o
[0019]本發(fā)明中，步驟(4)中，煅燒條件為:升溫速率為l°C/min?3°C/min、保溫條件為450°C/30min ?450°C/90min。
[0020]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0021]1.其通過(guò)水熱法中調(diào)控溶劑的配比，獲得不同形貌的W03薄膜。水熱反應(yīng)步驟中:H20和乙腈的體積比為1:0時(shí)，W03薄膜為由立方狀納米片以及部分團(tuán)簇成碟狀組成的納米團(tuán);H20和乙腈的體積比為1:0.5時(shí)，W03薄膜為橫豎垂直生長(zhǎng)于基底的立方狀納米片，排列緊密，且空隙較小;H20和乙腈的體積比為1:1時(shí)，W03薄膜為由半圓狀納米薄片團(tuán)簇成的納米球，排列緊密。
[0022]2.本發(fā)明的W03薄膜褪色-著色可逆循環(huán)性較好，可以重復(fù)利用于電致變色。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1:由H20和乙腈的體積比為1:0組成的溶劑水熱得到的W03薄膜掃描電鏡圖。
[0024]圖2:由H20和乙腈的體積比為1:0組成的溶劑水熱得到的W03薄膜循環(huán)伏安曲線。
[0025]圖3:由H20和乙腈的體積比為1:0.5組成的溶劑水熱得到的W03薄膜掃描電鏡圖。
[0026]圖4:由H20和乙腈的體積比為1:0.5組成的溶劑水熱得到的W03薄膜循環(huán)伏安曲線。
[0027]圖5:由H20和乙腈的體積比為1:1組成的溶劑水熱得到的W03薄膜掃描電鏡圖。
[0028]圖6:由H20和乙腈的體積比為1:1組成的溶劑水熱得到的W03薄膜循環(huán)伏安曲線。
[0029]圖7:由H20和乙腈的體積比分別為1:0、1:0.5、1:1組成的溶劑水熱得到的W03薄膜在褪色和著色態(tài)的紫外-可見(jiàn)光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
[0031]實(shí)施例1
[0032](1)FT0導(dǎo)電玻璃的清洗
[0033]將FT0導(dǎo)電玻璃先后用丙酮、乙醇，控制超聲頻率為80KHz下進(jìn)行超聲清洗15min，空氣中干燥備用。
[0034](2)W03籽晶層的沉積
[0035]配制0.2mol/L的Na2W04溶液50mL，在攪拌條件下逐滴加入lOmL的3mol/L的HC1，將所得沉淀控制轉(zhuǎn)速為8000rpm/min下進(jìn)行離心洗滌4min后，溶于H202中得到透明溶膠。然后將溶膠通過(guò)提拉法在FT0導(dǎo)電玻璃上沉積一層晶種，將其置于烘箱中，控制溫度70?80°C下進(jìn)行干燥。將上述帶晶種的玻璃，置于坩禍中，控制升溫速率為2°C/min升至400°C保溫40min進(jìn)行煅燒，待燒結(jié)完畢，自然降溫至室溫，最終得到帶有W03晶種層的FT0導(dǎo)電玻璃。
[0036](3)W03薄膜的制備
[0037]取0.231gNa2W04.2H20，溶于由體積比為1:0的去離子水和乙腈組成的混合溶劑中，逐滴加入6mL濃度為12mol/L的HC1。攪拌至白色沉淀不再產(chǎn)生時(shí)，加入1.0g尿素和1.0g(NH4)2C204，然后將⑵得到的帶有W03晶種層的FTO導(dǎo)電玻璃浸入盛有定量反應(yīng)溶液的水熱釜中，控制溫度為120°C進(jìn)行水熱反應(yīng)5h，最后自然冷卻至室溫，取出FT0導(dǎo)電玻璃，用去離子水和乙醇依次沖洗后置于烘箱中，控制溫度70?80°C下進(jìn)行干燥。將上述玻璃薄膜置于坩禍中，控制升溫速率為2°C/min升至450°C保溫60min進(jìn)行煅燒，待燒結(jié)完畢，自然降溫至室溫，最終得到W03薄膜。
[0038]圖1為本實(shí)施例由H20和乙腈的體積比為1:0組成的溶劑