摘要
由于能源资源紧缺，电致变色智能窗这类建筑节能材料成为研究人员关注的焦点。电致变色材料是指在外加电压下，光学性能如透过率、吸收率、反射率、颜色等发生变化的材料。传统电致变色材料仅考虑对可见光波段的遮、透光，颜色变化，响应时间以及循环次数等性能的研究。新型智能窗为更充分的利用太阳光的能量要求材料在可见-近红外双波段光学性能可调，实现对太阳光光和热的独立调控，从而适用于我国不同地理区域，满足节能需求。 聚苯胺是常见的电致变色材料，经质子酸掺杂后的聚苯胺具有颜色变化丰富、响应时间快等优点。但聚苯胺禁带宽度较宽，限制了其在近红外波段光学性能的变化。本文将金纳米粒子与聚苯胺复合，拓宽了聚苯胺电致变色过程中禁带宽度的变化范围，成功制备了可独立调控可见-近红外光谱性能的Au/PANI复合材料。 首先，采用电沉积方法制备不同沉积条件的聚苯胺薄膜。研究发现，聚合时间为500s，聚合电流为0.2mA的聚苯胺对可见-近红外透过率调控范围最大，当施加不同电压使薄膜处于不同氧化还原状态时，其在540nm及1500nm处的透过率变化范围为39%及31.1%。 其次，采用溶液法合成金纳米粒子，并通过滴涂法将其与聚苯胺进行复合，制得Au/PANI复合薄膜。为得到最优的复合薄膜，本文对金纳米粒子的种类，含量及制备工艺进行研究。其中，在电沉积时间为500s的聚苯胺薄膜中复合总含量为0.35μg金纳米三角片得到的Au/PANI复合薄膜在540nm及1500nm处的透过率变化范围为50.1%及45.7%。与纯聚苯胺薄膜相比，该复合材料在可见光或近红外波段对太阳透过能量的调控能力均提升约10%。Au/PANI复合薄膜不但可实现“VIS透过，NIR不透过”、“VIS不透过，NIR透过”、“VIS、NIR均透过”三种光热调控模式，同时其颜色能展现出紫、蓝、绿、黄等多种色彩变化。 最后，本文对Au/PANI薄膜在可见-近红外双波段光学性能调控的机理进行分析，发现金纳米粒子对聚苯胺在近红外波段的透过率变化范围具有显著影响。
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