太陽能光熱利用技術(shù)是諸多太陽能利用技術(shù)中最直接也是效率最高的一種技術(shù)。然而,太陽能的不連續(xù)性致使其能源轉(zhuǎn)換利用效率一直居低不高。為了解決該問題,研究者們的研究熱點大多集中在開發(fā)新型太陽能蓄熱介質(zhì),或通過添加各種添加劑以提升導(dǎo)熱性能,或通過增加相變材料包覆率以提升蓄熱性能,而針對提高太陽光全光譜的吸收性能的研究卻少有報道�；诖�,本人選取固固相變材料聚氨酯為基體,硫化銅納米材料為添加劑,制備出新型的多功能固固復(fù)合相變材料,在提升蓄熱性能的同時,提升吸熱性能,從而更好的提高太陽光能源利用效率。對于光熱轉(zhuǎn)換材料,探索不同溶劑環(huán)境下制備的納米硫化銅特點,從而優(yōu)化出在產(chǎn)率、光轉(zhuǎn)換吸收能力、熱穩(wěn)定性以及顆粒分散性等方面性能均較優(yōu)異的復(fù)合相變材料的制備方案。結(jié)果顯示,乙二醇溶劑熱法制備得到的單分散納米硫化銅具有全光譜內(nèi)極高的光吸收效率、良好的單分散特性、較高的產(chǎn)率以及良好的熱穩(wěn)定性,且制備溫度較低、時間較短,是一種具有巨大市場應(yīng)用潛力的光熱轉(zhuǎn)換材料,非常適用于制備新型功能化復(fù)合相變材料,同時其優(yōu)異的性質(zhì)使得納米硫化銅材料在光熱復(fù)合材料領(lǐng)域具有非常樂觀的應(yīng)用前景。基于前期制備得到的硫化銅納米材料,以聚... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

碳基光熱相變材料表征（a）（b）碳納米管-石蠟復(fù)合材料的SEM圖片及（c）光致升溫模擬實驗效果曲線圖

煊潁?⒉皇屎嫌糜諤?裟艿墓餿茸?幌低場?金、鉑、銀、鈀等是當(dāng)前該種類對應(yīng)的光熱轉(zhuǎn)換材料科研領(lǐng)域的主要研究對象。由于上文中提到的表面電子氣共振效應(yīng)的作用機理，通過納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計與修飾很容易對貴金屬光熱轉(zhuǎn)換材料的功能特性進行操控，材料光熱效應(yīng)的吸收光譜、轉(zhuǎn)換效率等都與其表面的形貌息息相關(guān)。因此，文獻報道了大量通過調(diào)整貴形貌結(jié)構(gòu)來對納米金、納米銀等貴金屬材料光熱響應(yīng)特征進行設(shè)計的實驗研究。Jiang[25]的課題組研究了尺寸因素對于金納米顆粒光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)的影響，其電鏡掃描圖片及光致升溫效應(yīng)曲線如圖1-2所示，其研究分析出，所得納米金顆粒的粒徑越大，其對可見光及近紅外區(qū)的響應(yīng)越弱，吸收峰紅移，這一點在納米金溶膠的顏色變化上也有所體現(xiàn)。圖1-2納米金光熱性質(zhì)（a）（b）（d）（e）不同粒徑金納米顆粒的SEM照片及粒徑分布（c）不同粒徑納米金顆粒的光熱轉(zhuǎn)換效率對比（f）不同粒徑納米金顆粒的激發(fā)光譜峰值圖第三類則是半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料的帶隙寬度導(dǎo)致了其光響應(yīng)的波長受限，需要引入多電子能級來拓寬響應(yīng)范圍。文獻報道中所研究半導(dǎo)體類光熱吸收材料

式得到帶有缺陷，從而具有同電子氣一般表面共振效應(yīng)的納米半導(dǎo)體顆粒。如通過熱化學(xué)方法得到的缺陷硫化銅（Cu2-xS）和氧缺陷黑色二氧化鈦（TiO2-X）等等。這種類型的光熱轉(zhuǎn)換材料具有和貴金屬類似的光熱響應(yīng)特性，轉(zhuǎn)換效率高，同時由于缺陷的存在，相比于通常半導(dǎo)體的本征帶隙吸收，其吸收光譜對應(yīng)波長的范圍更廣，光吸收轉(zhuǎn)換的能力更強。此外，由于半導(dǎo)體光熱轉(zhuǎn)換材料無需刻意減少缺陷，其制備方式簡單，產(chǎn)率高，種類的選擇也上遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于貴金屬和碳材料，因此在能源、醫(yī)療、物理光學(xué)等許多領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注。圖1-3光熱水蒸發(fā)膜性質(zhì)表征（a）硫化銅/聚乙烯多孔膜電子照片（b）復(fù)合水蒸發(fā)多孔膜的光學(xué)顯微鏡表征結(jié)果（c）（d）復(fù)合水蒸發(fā)多孔膜的電鏡掃描圖（e）（f）復(fù)合水蒸發(fā)多孔膜的光熱吸收效升溫曲線（g）（h）復(fù)合水蒸發(fā)多孔膜的親水角實驗中科院的王振洋[26]課題組以磁控濺射和溶液氧化反應(yīng)相結(jié)合，在多孔高分子薄膜表面成功生長了散布均勻的納米硫化銅顆粒，成功結(jié)合聚乙烯多孔薄膜的毛細(xì)作用和納米硫化銅的光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)制備出了一種太陽能界面水蒸發(fā)薄膜，具有很突出的光致水蒸發(fā)效率和較強的功能循環(huán)強度，圖1-3展示了其結(jié)構(gòu)和形貌的表征圖片及光致升溫效果曲線。Han[27]等人設(shè)計了一種以傳統(tǒng)半導(dǎo)體二氧化鈦為基礎(chǔ)的缺陷納米結(jié)構(gòu)B-TiO2-x（TiO2@TiO2-x）。根據(jù)文獻報道，該團隊用鋁金屬作為還原劑在二氧化鈦納米晶體的表面發(fā)生氧化反應(yīng)，使二氧化鈦晶體失去部分氧原子，在其外表面形成一層無定形的氧缺陷物質(zhì)，其化學(xué)式為TiO2-x，因此材料的外表從傳統(tǒng)的白色變?yōu)榱撕谏�，稱之為B-TiO2-x。這種TiO2-x層有著大量氧缺陷，能夠促進和增強電子e-和電穴h+的運動，在外部刺激下更容易從能帶結(jié)構(gòu)中分離。此外，?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]光熱轉(zhuǎn)換材料及其在脫鹽領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 郭星星,高航,殷立峰,王思宇,代云容,馮傳平.  化學(xué)進展. 2019(04)
[2]煤基碳泡沫/聚氨酯相變復(fù)合材料的制備及儲熱性能[J]. 吳文昊,黃心宇,姚銳敏,陳人杰,李凱,鄒如強.  物理化學(xué)學(xué)報. 2017(01)

碩士論文
[1]高儲能密度的聚氨酯復(fù)合定形相變材料研究[D]. 王靈娟.大連理工大學(xué) 2016
[2]聚氨酯固—固相變材料的制備與表征[D]. 高毅.中國工程物理研究院 2011



本文編號：3272252