[发明专利]一种用于制备太阳光热转换吸收薄膜的水溶胶有效

专利信息
申请号: 201110109700.0 申请日: 2011-04-29
公开(公告)号: CN102357658A 公开(公告)日: 2012-02-22
发明(设计)人: 赵剑曦;李镇祥 申请(专利权)人: 福州大学
主分类号: B22F9/16 分类号: B22F9/16;C23C20/08
代理公司: 福州元创专利商标代理有限公司 35100 代理人: 蔡学俊
地址: 350108 福建省福州市*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 制备 太阳 光热 转换 吸收 薄膜 溶胶
【说明书】:

技术领域

发明属于功能材料技术领域,涉及一种用于制备太阳光热转换吸收薄膜的水溶胶。

背景技术

   太阳光热转换吸收薄膜是太阳能集热器最重要和最核心的部分,在太阳能热利用领域中起着关键作用,其制造成本的高低及性能的好坏直接影响着太阳能热利用的推广。M-Al2O3复合薄膜是一种金属陶瓷薄膜,具有优异的光学性能和稳定性,广泛用作太阳能集热器表面。目前,常见的薄膜制备方法有真空蒸发、溅射成膜和离子镀等物理气相沉积以及电镀、阳极氧化等电化学沉积。但电化学方法中使用了大量磷酸盐,氰化物等有害物质,环境污染严重;物理气相沉积方法虽然少有环境污染,但需要昂贵的设备以实现高真空度,增加了薄膜制备成本。相比较而言,溶胶-凝胶法制备薄膜具有工艺简便、设备要求低以及适合于大面积制膜等优点,能有效降低金属陶瓷薄膜的制备成本;同时,通过选用环境友好的化学原料制备溶胶,薄膜的制备又符合绿色化学的理念,因而是极具潜力和希望的一种薄膜制备方法。尽管溶胶-凝胶法已经用于制备薄膜数十年,但迄今为止仅见数篇文献报道Al2O3基太阳光热转换吸收薄膜的制备。1997年,Kraus等报道了以三仲丁醇铝和2-乙基己酸镍制备溶胶 [J. Appl. Phys., 82 1189-1195 (1997)],经过1200°C煅烧生成NiAl2O4,然后再在950°C下用H2还原5h制备Ni-Al2O3复合薄膜,这种方法由于需要高温及使用易爆的H2,薄膜制备成本较高,也存在危险性。2006年,Westin等报道了以有机酸为胶溶剂、醇为溶剂、异丙醇铝和硝酸镍等为原料制备Ni-Al2O3吸收薄膜的溶胶 [Composite materials and method of its manufacture WO 2006/073357 A1];2009年,赵剑曦等也报道了一种用于制备Ni-Al2O3吸收薄膜的溶胶,他们以无机酸为胶溶剂,有机或无机铝盐、镍盐,螯合剂为原料,在脂肪醇中制备了镍溶胶和铝溶胶,再将两溶胶混合得到Ni-Al2O3溶胶[一种基于无机酸的制备太阳能光热转换吸收薄膜的溶胶申请号为200910111331.1]。这两种方法均以有机醇为溶剂,显然不如水溶剂环保,成本也相较高。相比有机醇溶剂,水剂下成溶胶的难度大,迄今未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种以水为溶剂,用于制备M-Al2O3太阳光热转换吸收薄膜的水溶胶,制备方法简单易行,原料易得,制备的薄膜可用于太阳能光热转换的集热表面,成本低廉,对环境无污染。

本发明的解决方案如下:

本发明的一种用于制备太阳光热转换吸收薄膜的水溶胶,所述水溶胶以水为溶剂,过渡金属M盐、铝盐、螯合剂为原料,将过渡金属M盐与铝盐分别与螯合剂制成M溶胶和Al2O3溶胶,然后将上述两种溶胶混合并加入润湿剂,得到M-Al2O3混合溶胶即水溶胶。

所述过渡金属M盐为Ni、Co、Cu、Ag、Pt、Au、Pd或Fe中的一种的硝酸盐、卤化盐、羧酸盐、氢氧化盐、碳酸盐、碱式碳酸盐、磷酸盐或硫酸盐。

所述铝盐为硝酸铝、三氯化铝或烷氧基铝。

所述螯合剂为含羧基、羰基、酯基、胺基、羟基、酰胺基或羧酸根的化合物,包括柠檬酸、乙二胺四乙酸、草酸、琥珀酸、己二酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、二亚乙基三胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲酰胺或柠檬酸铵。

所述润湿剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、氟改性聚氧乙烯醚、有机硅改性聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂。

所述水溶胶的制备方法如下:

a)        将螯合剂、过渡金属M盐按质量比20:80-70:30加到水中,持续搅拌直至获得澄清的M溶胶;

b)        将螯合剂、铝盐按质量比20:80-70:30加到水中,持续搅拌直至获得澄清的Al2O3溶胶;

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