本发明专利技术提供了一种用于制备太阳光热转换吸收薄膜的水溶胶。所述水溶胶以水为溶剂，过渡金属M盐、铝盐、螯合剂为原料，将过渡金属M盐与铝盐分别与螯合剂制成M溶胶和Al2O3溶胶，然后将上述两种溶胶混合并加入润湿剂，得到M-Al2O3混合溶胶即水溶胶。本发明专利技术以环境友好的水为溶剂，制备吸收薄膜的M-Al2O3混合溶胶，溶胶制备方法简单易行，原料易得，成本低廉；将加入润湿剂的M-Al2O3混合溶胶于金属基底上成膜后，在惰性气氛下经热处理可直接得到M-Al2O3吸收层，薄膜制备工艺简便、设备要求低、对环境无污染，且制备的单层M-Al2O3薄膜的太阳能吸收率可达0.86，发射率仅为0.03。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料
，涉及一种用于制备太阳光热转换吸收薄膜的水溶胶。
技术介绍
太阳光热转换吸收薄膜是太阳能集热器最重要和最核心的部分，在太阳能热利用领域中起着关键作用，其制造成本的高低及性能的好坏直接影响着太阳能热利用的推广。 M-Al2O3复合薄膜是一种金属陶瓷薄膜，具有优异的光学性能和稳定性，广泛用作太阳能集热器表面。目前，常见的薄膜制备方法有真空蒸发、溅射成膜和离子镀等物理气相沉积以及电镀、阳极氧化等电化学沉积。但电化学方法中使用了大量磷酸盐，氰化物等有害物质， 环境污染严重；物理气相沉积方法虽然少有环境污染，但需要昂贵的设备以实现高真空度， 增加了薄膜制备成本。相比较而言，溶胶-凝胶法制备薄膜具有工艺简便、设备要求低以及适合于大面积制膜等优点，能有效降低金属陶瓷薄膜的制备成本；同时，通过选用环境友好的化学原料制备溶胶，薄膜的制备又符合绿色化学的理念，因而是极具潜力和希望的一种薄膜制备方法。尽管溶胶-凝胶法已经用于制备薄膜数十年，但迄今为止仅见数篇文献报道Al2O3基太阳光热转换吸收薄膜的制备。1997年，Kraus等报道了以三仲丁醇铝和2-乙基己酸镍制备溶胶，经过1200° C煅烧生成 NiAl2O4，然后再在950° C下用H2还原证制备Ni-Al2O3复合薄膜，这种方法由于需要高温及使用易爆的H2,薄膜制备成本较高，也存在危险性。2006年，Westin等报道了以有机酸为胶溶剂、醇为溶剂、异丙醇铝和硝酸镍等为原料制备Ni-Al2O3吸收薄膜的溶胶 ；2009年，赵剑曦等也报道了一种用于制备Ni-Al2O3吸收薄膜的溶胶，他们以无机酸为胶溶剂，有机或无机铝盐、镍盐，螯合剂为原料，在脂肪醇中制备了镍溶胶和铝溶胶，再将两溶胶混合得到Ni-Al2O3溶胶 。这两种方法均以有机醇为溶剂，显然不如水溶剂环保，成本也相较高。相比有机醇溶剂，水剂下成溶胶的难度大，迄今未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以水为溶剂，用于制备M-Al2O3太阳光热转换吸收薄膜的水溶胶，制备方法简单易行，原料易得，制备的薄膜可用于太阳能光热转换的集热表面， 成本低廉，对环境无污染。本专利技术的解决方案如下本专利技术的一种用于制备太阳光热转换吸收薄膜的水溶胶，所述水溶胶以水为溶剂，过渡金属M盐、铝盐、螯合剂为原料，将过渡金属M盐与铝盐分别与螯合剂制成M溶胶和Al2O3 溶胶，然后将上述两种溶胶混合并加入润湿剂，得到M-Al2O3混合溶胶即水溶胶。所述过渡金属M盐为Ni、Co、Cu、Ag、Pt、Au、Pd或狗中的一种的硝酸盐、卤化盐、羧酸盐、氢氧化盐、碳酸盐、碱式碳酸盐、磷酸盐或硫酸盐。所述铝盐为硝酸铝、三氯化铝或烷氧基铝。所述螯合剂为含羧基、羰基、酯基、胺基、羟基、酰胺基或羧酸根的化合物，包括柠檬酸、乙二胺四乙酸、草酸、琥珀酸、己二酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、二亚乙基三胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲酰胺或柠檬酸铵。所述润湿剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、氟改性聚氧乙烯醚、有机硅改性聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂。所述水溶胶的制备方法如下a)将螯合剂、过渡金属M盐按质量比20 80-70 30加到水中，持续搅拌直至获得澄清的 M溶胶；b)将螯合剂、铝盐按质量比20:80-70:30加到水中，持续搅拌直至获得澄清的Al2O3溶胶；c)将M溶胶和Al2O3溶胶混合，并加入0.1-1. 0 wt%润湿剂，润湿剂用量以两种溶胶混合物中总固形物重量计，充分搅拌，获得M-Al2O3混合溶胶；其中M和Al的摩尔比为 10:90-90:10。其中所述M溶胶和Al2O3溶胶中还添加辅助剂，以增强溶胶的均勻性和稳定性，所述辅助剂为氨水或多羟基醇。所述多羟基醇为至少含两个羟基的醇，包括乙二醇、丙二醇或丙三醇。本专利技术的显著优点是本专利技术以环境友好的水为溶剂，制备吸收薄膜的M-Al2O3混合溶胶，溶胶制备方法简单易行，原料易得，成本低廉；将加入润湿剂的M-Al2O3混合溶胶于金属基底上成膜后，在惰性气氛下经热处理可直接得到M-Al2O3吸收层，薄膜制备工艺简便、设备要求低、对环境无污染，且制备的单层M-Al2O3薄膜的太阳能吸收率可达0. 86，发射率仅为0. 03。具体实施例以下为本专利技术的具体实施案例，进一步描述本专利技术，但是本专利技术不仅限于此。实施例1最佳实施例1、搅拌下依次将21. Og柠檬酸、29. Ig六水硝酸镍加入到50mL水中，继续搅拌直至获得澄清的Ni溶胶。2、搅拌下依次将21. Og柠檬酸、37. 5g九水硝酸铝加入到50mL水中，继续搅拌直至获得澄清的Al2O3溶胶。3、将Ni溶胶和Al2O3溶胶按Ni =Al摩尔比=80:20混合并加入1 wt%的脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9，搅拌均勻后，获得镍含量为80%且具有合适润湿性能的Ni-Al2O3混合溶胶。将Ni-Al2O3混合溶胶在铝基底上成膜，经过热处理后获得镍摩尔含量为80%的 Ni-Al2O3薄膜。薄膜表面色泽均勻，无微裂纹，其对太阳能的吸收率可达0. 86，发射率仅为 0. 03。实施例21、将21. Og柠檬酸、29. Ig六水硝酸镍加入到50mL水中，在搅拌回流下升温至90° C 后，向其加入24. Sg乙二醇，直至获得澄清的Ni溶胶。2、将21. Og柠檬酸、37. 5g六水硝酸铝加入到50mL水中，在搅拌回流下升温至 90° C后，向其加24. Sg乙二醇，直至获得澄清的Al2O3溶胶。3、将Ni溶胶和Al2O3溶胶按Ni =Al摩尔比=90 10混合并加入0. 5 wt%的酚基聚氧乙烯醚TX-100，搅拌均勻后，获得镍含量为90%且具有合适润湿性能的Ni-Al2O3溶胶。将Ni-Al2O3混合溶胶在铝基底上成膜，经过热处理后获得镍摩尔含量为90%的 Ni-Al2O3薄膜。薄膜表面色泽均勻，无微裂纹，其对太阳能的吸收率可达0. 84，发射率仅为 0. 04。实施例31、搅拌下依次将21. 9g乙二胺四乙酸、14. 6g六水硝酸镍加入到50mL水中后，向其滴加氨水至溶液PH约等于10，获得澄清的Ni溶胶。2、搅拌下依次将21. 9g乙二胺四乙酸、18. 8g六水硝酸铝加入到50mL水中后，向其滴加氨水至溶液PH约等于10，获得澄清的Al2O3溶胶。3、将Ni溶胶和Al2O3溶胶按Ni =Al摩尔比=70 30混合并加入0. 1 wt%的有机硅表面活性剂聚醚改性七甲基三硅氧烷，搅拌均勻后，获得镍摩尔含量为70%且具有合适润湿性能的Ni-Al2O3溶胶。将Ni-Al2O3混合溶胶在铝基底上成膜，经过热处理后获得镍含量为70%的 Ni-Al2O3薄膜。薄膜表面色泽均勻，无微裂纹，其对太阳能的吸收率可达0. 82，发射率仅为 0. 02。实施例41、将21. Og柠檬酸、29. Ig六水硝酸镍加入到50mL水中，在搅拌回流下升温至140° C 后，向其滴加氨水至溶液PH约等于5，再加入24. Sg乙二醇，直至获得澄清的Ni溶胶。2、将21. Og柠檬酸、37. 5g六水硝酸铝加入到50mL水中，在搅拌回流下升温至 140° C后，向其滴加氨水至溶液pH约等于5，，再加入M.8g乙二醇，直至获得澄清的Al2O3 溶胶。3、本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于制备太阳光热转换吸收薄膜的水溶胶，其特征在于：所述水溶胶以水为溶剂，过渡金属Ｍ盐、铝盐、螯合剂为原料，将过渡金属Ｍ盐与铝盐分别与螯合剂制成Ｍ溶胶和Ａｌ２Ｏ３溶胶，然后将上述两种溶胶混合并加入润湿剂，得到Ｍ－Ａｌ２Ｏ３混合溶胶即水溶胶。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵剑曦，李镇祥，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：35
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。