[发明专利]一种缺陷态氧化钨纳米颗粒光热转化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种缺陷态氧化钨纳米颗粒光热转化材料及其制备方法和应用。其制备方法包括以下步骤：(1)将钨源、柠檬酸和葡萄糖按照一定比例加入去离子水中并充分搅拌得混合液，滴加盐酸至所述混合液中调节其pH值至0‑1，然后将所述混合液升温反应12‑48h，反应结束后洗涤干燥，得具有氧缺陷的水合氧化物前驱体；(2)煅烧所述水合氧化物前驱体，煅烧完成后冷却至室温，即得。其应用为在太阳或太阳能模拟器的辐射下大规模的将水转化为蒸汽以实现太阳能发电、海水淡化或污水处理。本发明优点为，提供的光热转化材料可将太阳光转化为热能以加热基液，实现光热转化；本发明首次将缺陷态氧化钨纳米颗粒用于太阳能向热能的转化且发现其具有大规模应用的潜力。

技术领域

本发明涉及纳米技术和光热转化材料领域，具体涉及一种缺陷态氧化钨纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

随着人类社会的急速发展，能源需求日益增加，可再生能源引起了社会各界的广泛关注，特别是太阳能作为一种易得的，充足的和无污染的能源形式成为了可再生能源领域研究的重点之一。近些年，太阳能蒸汽技术已被认为是一种有效的，经济的和可实践的技术，通过光热转换材料有效地捕获太阳能使之转换为可利用热能进而加热纳米流体、产生高温蒸汽。获得优良的光热转化材料可以提高太阳能转热效率，从根本上推动上述能源系统和产业的改善和升级。

目前由于半导体本身光响应以及光热转化能力的限制，导致半导体材料在光热转化领域的发展受到阻碍，如何有效地利用半导体材料将太阳能直接转变为蒸汽能，是目前迫切需要研究的问题。在光捕获材料中，氧化物半导体材料可以捕获大部分太阳光的可见光和近红外(NIR)区的高能量光子，因此氧化物半导体材料是一种很有前景的降低反应成本的选择,目前氧化物光捕获特性主要用于光催化光化学合成、电致变色器件和光子器件等而在光热转化中存在较多空白。因此，有必要开发出一种具有较好光热转化能力的氧化物以实现光能向热能的有效转化，从而促进太阳光能这一清洁能源的有效利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缺陷态氧化钨纳米颗粒及其制备方法和应用，旨在提供一种有效的光热转化材料。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种缺陷态氧化钨纳米颗粒光热转化材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将钨源、柠檬酸和葡萄糖按照1-10：1.5-15：5-50的物质的量比加入去离子水中并充分搅拌得混合液，所述混合液中钨源与去离子水的用量比例为1-10mmol：20-30mL，滴加盐酸至所述混合液中调节其pH值至0-1，然后将所述混合液升温至120-200℃，反应12-48h，反应结束后洗涤干燥，得具有氧缺陷的水合氧化物前驱体；

(2)将水合氧化物前驱体置于300-550℃，煅烧0.5-3h，煅烧完成后冷却至室温，即得所述缺陷态氧化钨纳米颗粒。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以有如下进一步的具体选择。

具体的，所述钨源为二水合钨酸钠、钨酸钠和钨酸中的任一种或多种。

具体的，步骤(1)中滴加盐酸调节pH值至0.6-0.8。

具体的，步骤(2)煅烧时间为1-1.2h,煅烧温度为400-420℃。

具体的，所述缺陷态氧化钨纳米颗粒的平均粒径为100-200nm。

具体的，步骤(2)中煅烧所述水合氧化物前驱体时其处于惰性气体氛围内。

此外，本发明还提供了上述光热转化材料的应用，具体为所述光热转化材料在太阳或太阳能模拟器的辐射下，可将水转化为蒸汽以实现太阳能发电、海水淡化或污水处理。