[发明专利]一种化学法合成Cu2O水导热纳米流体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于传热或制冷剂技术领域，具体涉及一种化学法合成Cu₂O水导热纳米流体的制备方法。

背景技术

纳米流体是把纳米级金属或非金属或它们的氧化物或它们的混合物纳米粉体分散到水、醇、油等传统换热介质中，制备成均匀、稳定、高导热的新型换热介质。最早提出这一概念的是美国Argonne国家实验室的Choi，自此引起了国内外研究者的广泛关注，开创了将纳米流体应用于强化传热的新局面。特别是在当前全球气候变暖和节能减排的大背景下，近年来，已经有研究人员将纳米流体用于直接吸收式太阳能集热器中，并且表现出了卓越的性能，其中Cu₂O纳米粒子是用着最为广泛的。这是因为Cu₂O纳米材料是一种p型半导体材料，禁带宽度约为1.9～2.0eV，它能有效利用近紫外线(能被400～500nm可见光激发)，可见光区的吸收边界在630nm，而太阳光中最大强度在500nm附近，可见光占到太阳光总能量的43％。

常见的纳米流体的合成方法有两步法与一步物理法。两步法为首先合成纳米颗粒，然后将他们分散在基液中。一步物理法为纳米粒子通过物理研磨法制备，其制备过程与分散同时在基液中进行。但这两种方法由于纳米颗粒间的相互作用或物理方法本身的缺陷，使得在纳米粒子微观结构可控方面都缺乏有效的手段，合成的纳米流体中所含的纳米粒子的粒径都较大，使其纳米颗粒在基液中易团聚，分散性差，产品不稳定，因此如何有效地防止纳米粒子的凝聚或聚集，制备出稳定的纳米流体是实际应用最大的挑战。

发明内容

本申请的目的在于针对现有技术制备纳米流体存在的技术缺陷，提出一种Cu₂O-水导热纳米流体的一步湿化学合成法，该方法合成的纳米Cu₂O的粒径较小，其在水中的分散稳定性好、导热性高。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种化学法合成Cu₂O水导热纳米流体的制备方法，包括以下步骤：

1)将蒸馏水、柠檬酸钠、五水硫酸铜、EDTA、依次加入到混合容器中，配置含柠檬酸钠0.05～0.15mol/L、五水硫酸铜0.08～0.25mol/L、EDTA0.04～0.15mol/L的水溶液，超声并搅拌均匀，得到硫酸铜溶液A；

2)依次将水、氢氧化钾、硼氢化钾混合，配置含氢氧化钾0.35～0.8mol/L、硼氢化钾0.06～0.16mol/L的水溶液，搅拌均匀得到硼氢化钾溶液B；

3)在20～40℃条件、高速搅拌和超声的作用下，将B溶液滴加到A溶液中反应，滴加结束后，继续搅拌、超声反应结束，得到Cu₂O水导热纳米流体。

本发明制备方法中五水硫酸铜与硼氢化钾的摩尔比为2.0:1～2.8:1。

本发明制备方法中氢氧化钾与硼氢化钾的摩尔比为5.2:1～5.9:1。

本发明步骤(3)中以B溶液以0.5ml/min的流速滴加。

本发明所述的Cu₂O水导热纳米流体中Cu₂O纳米颗粒的粒径为4～8nm。

通过本发明所述的制备方法得到的纳米流体中不存在Cu、CuO等副产，Cu₂O的含量为100％。同时具有很好的稳定性，纳米粒子分散均匀，长时间放置无沉淀产生。

本发明的有益效果为：

1)该方法合成的Cu₂O-水导热纳米流体中Cu₂O纳米颗粒的粒径分布范围窄，尺寸最小为4nm；

2)该方法合成的Cu₂O-水导热纳米流体分散稳定性好，导热性高，其导热系数比纯水提高了21％。

附图说明

图1是纳米Cu₂O的XRD；

图2是纳米流体中Cu₂O纳米粒子的粒径分布；

图3是TEM表征纳米流体中Cu₂O纳米粒子的粒径大小；

图4是TEM表征纳米流体中Cu₂O纳米粒子的分散性；

图5是本发明实施例纳米流体原样图；

图6是本发明实施例纳米流体稀释不同倍数及保存1个月后图。

具体实施方式