一种晶体材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种晶体材料，化学式为Mg11(HPO3)8(OH)6，其0.2～2.5μm紫外可见近红外波段反射率为88％以上，同时其在2.5～25μm中远红外波段发射率为0.90以上。本发明专利技术还公开了上述晶体材料的制备方法：基于四水乙酸镁、亚磷酸原料，同时添加环己胺模板剂，通过水热合成法制备Mg11(HPO3)8(OH)6晶体粉末。本发明专利技术的晶体材料能很好的结合反射和辐射综合性能，实际降温效果比市场上常用的热反射材料二氧化钛好2～10℃，能很好的应用在热反射红外辐射领域。

【技术实现步骤摘要】
一种晶体材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及晶体材料，特别涉及一种同时具有紫外可见近红外高反射率和中远红外高发射率材料及其制备方法。
技术介绍
全球变暖是一个严峻的环境问题，不容低估。毫无疑问，带来巨大温室气体的不断增加的能源消耗成为主要原因。中国的能源使用量从1980年的0.59亿吨标准煤当量增加到2009年的29.2亿吨。2011年，建筑能耗占全部能源消费总量的27.5％，到2020年这一比例将上升到35％。没有任何电力输入的被动降温或冷却可能会对全球能源消耗产生重大影响。被动冷却或降温材料在太阳能中的紫外-可见-近红外区域具有高的反射率，同时又能将自身能量尽可能地以红外辐射的方式在8～13um波段内穿过大气红外窗口,高效地发射到大气外层，从而将反射和发射结合起来达到综合降温或制冷的目的。在日间被动冷却的研究中，AaswathP.Raman介绍了一种由七层HfO2和SiO2组成的集成光子太阳能反射器和热发射体，它们反射了97％的入射阳光，同时在大气透明窗口强烈有选择性地发射。EdenRephaeli公司采用五层a-石英，SiC，MgF2，TiO2和Ag等独特的微地形设计了被动冷却装置。测试装置在太阳光谱中具有低吸收率，在大气窗口中具有高发射率。综上目前白昼被动散热区大部分研究都集中在器件的设计上，即反射层和发射层的结合。其中大部分结构复杂，依靠制备技术。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种晶体材料，其0.2～2.5μm紫外可见近红外波段反射率可达88％以上，同时其在2.5～25μm中远红外波段发射率达0.90以上。本专利技术的另一目的在于提供一种晶体材料的制备方法，工艺简单。本专利技术的再一目的在于提供上述晶体材料的应用。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种晶体材料，化学式为Mg11(HPO3)8(OH)6。所述的晶体材料，其0.2～2.5μm紫外可见近红外波段反射率为88％以上，同时其在2.5～25μm中远红外波段发射率为0.90以上。一种晶体材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照摩尔配比为1:0.5～1.5称量四水合乙酸镁和亚磷酸，加入去离子水溶解，搅拌15～30分钟，得到溶液；(2)在步骤(1)得到的溶液中加入环己胺模板剂，继续搅拌0.5～1.5小时，得到乳浊液；所述环己胺模板剂与乳浊液的体积比为1:4.8～1:12；(3)步骤(2)得到的混合液在高压反应釜中进行反应，反应温度为140～180℃；(4)反应2000分钟后，得到的溶液冷却后进行抽滤，将所得固体干燥后研磨，得到粉末状晶体材料，其化学式为Mg11(HPO3)8(OH)6。所述的晶体材料的制备方法，步骤(1)所述搅拌，具体为：采用磁力搅拌的方式，转速为200～400r/min。所述的晶体材料的制备方法，步骤(3)所述混合液在高压反应釜中进行反应，具体为：将搅拌好的乳浊液加入到复合高压反应釜中，将复合高压反应釜置于干燥箱中进行反应。所述的晶体材料的制备方法，步骤(4)所述干燥，具体为：于80～110℃进行干燥。所述的晶体材料的应用，作为热反射红外辐射材料。所述的晶体材料的应用，以Mg11(HPO3)8(OH)6为颜填料制作热反射红外辐射涂层。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术的晶体材料，同时具有较高的紫外可见近红外高反射率和中远红外高发射率材料，其0.2～2.5μm紫外可见近红外波段反射率可达88％以上，同时其在2.5～25μm中远红外波段发射率达0.90以上。(2)本专利技术的晶体材料的制备方法，制备过程简单，制备得到的材料性能优异、(3)本专利技术的晶体材料能很好的结合反射和辐射综合性能，实际降温效果比市场上常用的热反射材料二氧化钛好2～10℃，能很好的应用在热反射红外辐射领域。附图说明图1为本专利技术的实施例1制备的Mg11(HPO3)8(OH)6的精修XRD图。图2a为沙漠中银蚁的身体表面的毛发的显微图。图2b为本专利技术的实施例1制备的Mg11(HPO3)8(OH)6的表面扫面电镜图。图3为本专利技术的实施例1制备的Mg11(HPO3)8(OH)6与市场上最常用的热反射材料二氧化钛的降温效果对比图。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1按摩尔配比为0.5:1称取2.144g四水合乙酸镁和1.64g亚磷酸固体粉末，将其倒入烧杯中，用去离子水溶解，加入磁力搅拌子搅拌，转速调至400转/分钟，15分钟后加入5ml环己胺，盖上保鲜膜后再搅拌15分钟，得到均匀的乳浊液，其中，环己胺的体积与乳浊液的体积比为1:12；将均匀的乳浊液放入反应釜，再将反应釜放置在烘箱中，设置烘箱温度为140℃，反应时间2000分钟。待反应完全后取出，洗涤过滤，将滤纸上的样品在80℃下烘干5小时，研磨后即可得到粒径均一的样品。该样品的2.5～25μm中远红外波段发射率测试结果为0.914，0.2～2.5μm紫外可见近红外波段反射率为0.87。图1为本实施例制备的样品的精修XRD模拟结果图。以ICSD数据库中Co11(HPO3)8(OH)6的晶体结构(ICSD#72431)为建模基础，将Co原子替换为Mg原子，通过Rietveld精修方法得到其模拟值与实验值误差Rwp＝8.98％，结果可信度较高。精修XRD发现合成的物质为一种新合成的晶体材料，其化学式为Mg11(HPO3)8(OH)6。图2a为本实施例制备的样品的面形貌图。发现其表面形貌类似于沙漠中银蚁(被证明同时具有可见光高反射率和红外高发射率)的身体表面(图2b)，这也是Mg11(HPO3)8(OH)6具有很好的热反射以及辐射效果的原因。图3为本实施例制备的Mg11(HPO3)8(OH)6与市场上最常用的热反射材料二氧化钛的降温效果对比图。以Mg11(HPO3)8(OH)6为颜填料制作涂层后，测试其与市场上最常用的热反射材料二氧化钛涂层做降温实验对比，其降温效果在阳光充足时候要比二氧化钛好2～10℃。实施例2按摩尔配比为1:1称取4.289g四水合乙酸镁和1.64g亚磷酸固体粉末，将其倒入烧杯中，用去离子水溶解，加入磁力搅拌子搅拌，转速调至300转/分钟，15分钟后加入12.5ml环己胺，盖上保鲜膜后再搅拌15分钟，得到均匀的乳浊液，其中，环己胺的体积与乳浊液的体积比为1:4.8；将均匀的乳浊液放入反应釜，再将反应釜放置在烘箱中，设置烘箱温度为160℃，反应时间2000分钟。待反应完全后取出，洗涤过滤，将滤纸上的样品在100℃下烘干3小时，研磨后即可得到粒径均一的样品。该样品的2.5～25μm中远红外波段发射率测试结果为0.928，0.2～2.5μm紫外可见近红外波段反射率为0.88。本实施例制备的Mg11(HPO3)8(OH)6的测试结果与实施例1类似，在此不再赘述。实施例3按摩尔配比为2:1称取8.578g四水合乙酸镁和1.64g亚磷酸固体粉末，将其倒入烧杯中，用去离子水溶解，加入磁力搅拌子搅拌，转速调至200转/分钟，20分钟后加入10ml环己胺，盖上保鲜膜后再搅拌20分钟，得到均匀的乳浊液，其中，环己胺的体积与乳浊液的体积比为1:6；将均匀的乳浊液放入反应釜，再将反应釜放置在烘箱中，设置烘箱温度为18本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体材料，其特征在于，化学式为Mg11(HPO3)8(OH)6。

【技术特征摘要】
1.一种晶体材料，其特征在于，化学式为Mg11(HPO3)8(OH)6。2.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，其0.2～2.5μm紫外可见近红外波段反射率为88％以上，同时其在2.5～25μm中远红外波段发射率为0.90以上。3.一种晶体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按照摩尔配比为1：0.5～1.5称量四水合乙酸镁和亚磷酸，加入去离子水溶解，搅拌15～30分钟，得到溶液；(2)在步骤(1)得到的溶液中加入环己胺模板剂，继续搅拌0.5～1.5小时，得到乳浊液；所述环己胺模板剂与乳浊液的体积比为1:4.8～1:12；(3)步骤(2)得到的混合液在高压反应釜中进行反应，反应温度为140～180℃；(4)反应2000分钟后，得到的溶液冷却后进行抽滤，将所得固体干燥后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志杰，徐志魁，钟明峰，吴文刚，黄晓盈，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44