调控近红外光的电致变色微孔分子筛及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于电致变色材料领域，具体涉及调控近红外光的电致变色微孔分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

电致变色材料是一种对可以对光进行电场调控的智能材料，在日常生活中具有非常广泛的应用，例如柔性显示器和智能玻璃等。可见光至红外波段电致变色在日常生活中可以通过表现出辐射加热或冷却来减少住宅和工业生产中的电力消耗和碳排放。可见电致变色研究范围广泛，材料跨越从无机化合物(例如，普鲁士蓝色类似物和WO

近年研究已经报道了几种具有调控红外光可调控的电致变色材料，例如聚苯胺和WO

基于上述理念，我们设计了一类不含过渡金属的微孔分子筛材料LiAlSiO

发明内容

本发明提供一种调控近红外光的电致变色微孔分子筛的制备方法，该制备方法能够高效的制备出可电场调控的微孔分子筛，即锂铝硅氧化合物，制备得到的微孔分子筛在外加电场作用下后具有较好的红外光调控性能。

一种调控近红外光的电致变色的微孔分子筛的制备方法，包括：

将硅粉、氯化铵粉末、氟化钠、氯化锂加入氧化铝坩埚内得到混合物，将混合物在氮气气氛下进行热处理得到锂铝硅氧化物，所述硅粉、氯化铵、氟化钠和氯化锂的质量比为0.05-1:0.065-0.13:0.325-0.5:0.065-0.13。

本发明不需要添加Al源就能获得杂质较少的，稳定的锂铝硅氧化物，通过氯化铵与氟化钠的添加，可以减少杂质的生成，并提升锂铝硅氧化物的产量。

进一步的，将硅粉、氯化铵粉末、氟化钠、氯化锂加入氧化铝坩埚内的步骤，包括：

先将硅粉加入氧化铝坩埚中，然后将氯化铵粉末、氟化钠、氯化锂加入氧化铝坩埚并铺在硅粉表面。由于硅粉的粒径较小，质量较轻，这样放置可防止在实验过程中硅粉被氮气吹走，引起不必要的实验误差。

进一步的，所述氧化铝坩埚中氧化铝的含量为不低于99％。

进一步的，所述热处理的工艺为：从室温开始加热，经过50min的加热时间，使炉内温度升至470℃；在470℃保温30min，再加热30min，使炉内温度升至740℃；在740℃保温30min，再加热35min，使温度升至1050℃；在1050℃保温180min后停止加热。待炉内温度降至50℃后。

本发明还提供了一种电致变色微孔分子筛，所述电致变色微孔分子筛通过所述的调控近红外光的电致变色的微孔分子筛的制备方法制备得到。

进一步的，所述电致变色微孔分子筛的分子式为Li

进一步的，所述电致变色微孔分子筛的分子式为LiAlSiO

本发明还提供了所述电致变色微孔分子筛在近红外光调控上的应用，包括：

(1)将所述电致变色微孔分子筛加入全氟磺酸型聚合物溶液得到混合溶液A，对混合溶液A进行超声处理；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液A滴涂在打磨后的金属钛表面，烘干后得到粘附电致变色微孔分子筛的金属钛，将粘附电致变色微孔分子筛的金属钛夹在玻碳电极上；

(3)将步骤(2)得到的玻碳电极作为工作电极，将Ag-AgCl作为参比电极，将碳棒作为辅助电极，通入恒定电压将粘附在金属钛表面的微孔分子筛中的部分Li离子进行脱离；

(4)将步骤(3)得到加压后的粘附电致变色微孔分子筛的金属钛加入无水乙醇中，进行超声处理，得到混合溶液B，将混合溶液B滴涂在盖玻片上烘干得到近红外光调控样品，通过近红外光调控样品对照射的近红外光进行调控。

本发明通过通入电压将部分Li离子从光微孔分子筛中脱离出来，光微孔分子筛多出电子，使得微孔分子筛由半导体态转变为金属态，在近红外光波范围内，具有金属态的微孔分子筛具有较高的光吸收能力和较低的光反射能力，从而能够调控近红外光波的吸收与反射。

进一步的，所述的近红外光的波长为200nm-2500nm。

进一步的，所述的近红外光调控样品对近红外光的吸光值为0.60-0.74。

进一步的，所述的近红外光调控样品对近红外光的反射值为0-0.4进一步的，通过恒电压法通入恒定电压将粘附在金属钛表面的微孔分子筛中的部分Li离子进行脱离，所述的恒定电压为-0.1-(-1.5)V。当施加的负电压过小时，微孔分子筛中的Li离子脱离量较少，其光吸收能力仍然较差；当施加的电压过高时，容易损坏电极。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)与现有技术中加入氧化铝提供铝源相比，本发明通过氧化铝坩埚提供铝源，使得形成的光微孔分子筛中杂质较少，且通过氯化铵和氟化钠的添加，可以降低锂铝硅氧化物的煅烧温度，节约合成成本。

(2)本发明通过向光微孔分子筛加电压，使得部分Li离子脱离光微孔分子筛，光微孔分子筛具有多余的电子，使得光微孔分子筛由半导体转变为金属态，从而在近红外光的光波下能够具有较强的吸光能力和较弱的反射光的能力。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的LiSiAlO

图2为本发明实施例2制得的Li

图3为本发明实施例2制得的Li

图4为本发明对比例1制得的SiO

图5为本发明应用例1制得的LiSiAlO

图6为本发明应用例2制得的Li

具体实施方式

通过下面实施例对本发明做进一步的阐述，下述说明仅为解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1

依次称取0.05g Si、0.065g NaF、0.325g NH

设置管式炉的加热参数，使其加热流程为在20℃开始加热，经过50min的时间加热至470℃，在470℃保温30min；经过30min的加热时间将温度升至740℃，在740℃保温30min；经过35min的加热时间使温度升至1050℃，在1050℃保温180min后停止加热。自然冷却至约50℃时将样品取出，得到细小的白色颗粒。

将产物进行X射线衍射分析，发现主峰为LiAlSiO

实施例2

依次称量0.1g Si，0.13g NaF，0.5g NH

得到的产物的形貌图，如图3所示，图3的(a)与图3的(b)为Li

对比例1

依次称取0.1g硅粉(Si)、0.13g氟化钠(NaF)、0.65g氯化铵(NH

应用例1

取20mg通过实施例1得到的LiAlSiO

取下抽Li后的钛片样品，将其放入离心管中，加入适量无水乙醇进行超声处理，使粘附在钛片上的样品脱落，得到抽Li后的钛片样品与无水乙醇的混合溶液。随后使用滴管吸取约5mg混合溶液将其滴在盖玻片上，烘干后即得近红外光调控样品。使用同样的方法制备未进行抽Li实验的紫外吸收样品，对两者进行紫外吸收测试，测试的波长范围为2500-200nm。测试结果如图5所示，其中，紫外吸收结果如图5(a)所示，可以看出，在施加电压前，LiAlSiO

应用例2

取20mg Li

从玻碳电极夹取下抽Li后的钛片样品，将其放入离心管，加入适量的无水乙醇后放入超声波清洗机进行超声处理，使粘附在钛片上的样品分散至无水乙醇中，得到样品与无水乙醇的混合溶液。将混合溶液滴定至盖玻片上烘干得到近红外光调控样品，使用同样的方法制备未进行IT实验的样品，对两者进行紫外吸收测试，测试的波长范围为2500-200nm。如图6所示，其中，紫外吸收结果如图6(a)所示，可以看出，在施加电压前，Li