薄膜的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種形貌可控的wo3薄膜的制備方法，屬于納米科技技術領域。
【背景技術】
[0002]近年來，一些具有微結構的新型功能材料逐漸成為研究的熱點，這些新型功能材料的性能發揮主要依賴于材料的納米結構和形貌特點。電致變色材料作為目前最有應用前景的新型功能材料之一而被廣泛研究，尤以無機金屬氧化物為代表的電致變色材料的研究較為充分，它們可以被廣泛應用于防眩暈后視鏡、智能窗、太陽能電池、傳感器等領域。然而將目前所研究的無機金屬氧化物實際應用尚存在很多問題，如:循環次數少，著色和褪色響應時間慢，對可見光透過率低等尚不能滿足實際應用，這些因素是制約電致變色智能窗進一步發展的障礙。通過改變溶劑配比，利用溶劑熱法在導電基底表面制備氧化物基薄膜，通過調控氧化物的形貌，以便獲得高著色效率、顏色可調的產品，加快該技術的市場應用。
[0003]在以往的實驗研究中已經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):2)上發表了通過一定的水熱條件制備得到了碟狀結構的W03薄膜。Wang J等在The Journal of PhysicalChemistry C(2008; 112(37): 14306-14312)上發表了通過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)上發表了通過化學氣相沉積制備得到了 W03的納米粒子和納米線。
[0004]經研究發現，水熱法制備W03薄膜是一種較為簡單且利于工業化的方法。通過改變任一水熱條件，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重要因素。

【發明內容】

[0005]為了克服現有技術的不足，本發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，工藝簡單。
[0006]本發明提供的技術方案具體闡述如下。
[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，然后通過提拉法將透明溶膠在FT0導電玻璃上沉積，得到帶晶種的導電玻璃；
[0009](2)將步驟(1)中得到的帶晶種的導電玻璃在馬弗爐中煅燒，待燒結完畢后，冷卻，得到帶有W03晶種層的FT0導電玻璃；
[0010](3)向含水的Na2W04.2H20溶液中，加入HC1溶液，待沉淀完全時，再向其中加入添加劑和帶有W03晶種層的FT0導電玻璃，水熱釜中水熱反應，反應結束后，冷卻，取出FT0導電玻璃，洗滌、烘干；
[0011](4)將步驟(3)的烘干后FT0導電玻璃置于馬弗爐中煅燒，燒結完畢后，冷卻，得到形貌可控的W03薄膜。
[0012]本發明中，步驟(1)中的FT0導電玻璃在使用前，先依次用丙酮、乙醇超聲清洗，再空氣中干燥。優選的，超聲頻率為50?ΙΟΟΚΗζ、超聲時間為10?20min;
[0013]本發明中，步驟(1)中，離心速度為6000?lOOOOrpm、離心時間為3?5min。
[0014]本發明中，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]本發明中，步驟(3)中，水熱反應的條件為:溫度為100?150°C、時間為3?8h。
[0017]本發明中，步驟(3)中，含水的Na2W04.2H20溶液中，溶劑單獨為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]和現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0021]1.其通過水熱法中調控溶劑的配比，獲得不同形貌的W03薄膜。水熱反應步驟中:H20和乙腈的體積比為1:0時，W03薄膜為由立方狀納米片以及部分團簇成碟狀組成的納米團;H20和乙腈的體積比為1:0.5時，W03薄膜為橫豎垂直生長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，W03薄膜為由半圓狀納米薄片團簇成的納米球，排列緊密。
[0022]2.本發明的W03薄膜褪色-著色可逆循環性較好，可以重復利用于電致變色。
【附圖說明】
[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的紫外-可見光譜圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖和實施例對本發明技術方案進一步詳細闡述。
[0031]實施例1
[0032](1)FT0導電玻璃的清洗
[0033]將FT0導電玻璃先后用丙酮、乙醇，控制超聲頻率為80KHz下進行超聲清洗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，將所得沉淀控制轉速為8000rpm/min下進行離心洗滌4min后，溶于H202中得到透明溶膠。然后將溶膠通過提拉法在FT0導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進行煅燒，待燒結完畢，自然降溫至室溫，最終得到帶有W03晶種層的FT0導電玻璃。
[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生時，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導電玻璃浸入盛有定量反應溶液的水熱釜中，控制溫度為120°C進行水熱反應5h，最后自然冷卻至室溫，取出FT0導電玻璃，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進行煅燒，待燒結完畢，自然降溫至室溫，最終得到W03薄膜。
[0038]圖1為本實施例由H20和乙腈的體積比為1:0組成的溶劑