[发明专利]一种太阳能吸收液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能吸收液及其制备方法，属于太阳能利用领域。

背景技术

在太阳能利用的各种技术中，太阳热转换被认为是最直接和有希望的方法，通常被称为聚光太阳能(CSP)。在CSP系统中，太阳能集热器将来自冷凝镜的阳光转换成热能，替代来自燃烧的热量，然后使用工作流体将热量传输到涡轮机用于电力生产。传统的太阳能集热器是一种基于表面的接收器，其以高吸收表面捕获太阳能。太阳辐射被表面吸收，然后通过对流和传导转移成热量。因此，吸收表面通常具有高温，这导致显着的辐射热损失(∝T⁴)，并且因此降低太阳能的热转换效率，特别是对于涉及集中的太阳能收集器的应用。

为了减少高温下的热损失，Abdelrahman等人在20世纪70年代提出了一种黑液收集器，它也被称为体积式太阳能集热器。与基于表面的太阳能热收集器相反，太阳能被黑液收集器中的工作流体直接吸收。由于在体积太阳能接收器中不存在高度吸收的表面，表面温度远低于基于表面的太阳能集热器的表面温度，使得可以减少辐射热损失。此外，由于从热吸收表面到工作流体的热阻被消除，总热阻降低。所以体吸收液是一种用于太阳能收集器的重要工作流体，其具有良好的太阳能吸收性能。

现有体吸收液选择的一般是各种颗粒状的陶瓷或金属材料，但是随着片状石墨烯的发现给我们提供了另一可能。尽管国内外研究了石墨烯的许多性能，但石墨烯的光吸收不好，吸收液性能不佳。而金属存在局部表面等离激元共振，使附近电场显著增强，能量被束缚在结构周围，从而提高吸收液的吸收性能。其中，对比文献1(Jing Li and Chun-yan Liu.Ag/Graphene Heterostructures:Synthesis,Characterization and Optical Properties[J],Eur.J.Inorg.Chem.2010,1244–1248)研究了Ag纳米颗粒和石墨烯载体之间的相互作用以及Ag纳米颗粒在石墨烯上溶液的吸收光谱，但是效果一般。对比文献2(Tessy Theres Baby and Sundara Ramaprabhu，Synthesis and nanofluid application of silver nanoparticles decorated graphene[J]，Journal of Materials Chemistry,2011,21,9702-9709)研究了氧化石墨烯与银纳米粒装饰的石墨烯溶液的吸收光谱。对比文献3(段慧玲等，等离激元纳米流体的光热特性研究[J]，中国科学:技术科学2014年,第44卷,第8期:833-838)研究了TiO₂和TiO₂/Ag复合纳米粒子的紫外可见漫反射光谱特性，但是等离激元纳米流体的光热转换性能还有待进一步增强。

发明内容

本发明公开了一种太阳能吸收液及其制备方法，解决了传统的体收液吸收性能低，以及现有石墨烯吸收液的太阳能吸收性能不佳的问题。通过在太阳能吸收液中制备石墨烯包覆含介电层的三层核壳结构纳米粒子，发现相同质量浓度的所述吸收液的透射率降低程度是单一石墨烯吸收液的3倍以上，这在太阳能光热利用领域有巨大的应用前景。

本发明的技术方案是：一种太阳能吸收液，该吸收液由纳米粒子功能材料层和基液组成，其中纳米粒子由含介电层的核-壳粒子嵌入石墨烯纳米片构成。

进一步的，含介电层的核-壳粒子为三层结构，介电层的内侧是包覆的锡球形颗粒，外侧为相嵌的银纳米粒子。

进一步的，介电层的材料为二氧化硅和二氧化钛中的一种。

上述太阳能吸收液的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，制备介电层包覆锡粒子混合溶液；

步骤2，制备含介电层的三层核-壳结构纳米粒子，

步骤3，将步骤2中制得含介电层的三层核-壳结构纳米粒子与石墨烯按质量比为0.5:1至2.5:1混合，按浓度范围为0.1-0.6g/L分散于基液中并加入表面稳定剂超声1h后，制成太阳能吸收液。

进一步的，步骤1中，制备介电层包覆锡粒子混合溶液，具体步骤为：

步骤1.1，依次将SnCl₂和NaBH₄按摩尔比为1:16至1:15加入PVP溶液中在70℃下磁力搅拌，2h后停止加热冷却至室温；

步骤1.2，用乙醇多次清洗并离心得到锡纳米颗粒后分散到乙醇中超声；