[發明專利]一種基于無機酸的制備太陽能光熱轉換吸收薄膜的溶膠

無效

• 申請號: 200910111331.1
• 申請日: 2009-03-24
• 公開（公告）號: CN101518824A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發明（設計）人: 趙劍曦;蔣家興;姜蓉;廖新煥
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B22F9/16
• 分類號: B22F9/16;C23C20/08
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，更具體涉及一種基于無機酸制備的太陽能光熱轉換吸收薄膜溶膠。

背景技術

幾十年來，太陽能光譜選擇性吸收薄膜一直是太陽能熱利用技術領域中十分活躍的研究課題。目前，產業化的太陽能光譜選擇性吸收薄膜的制備方法主要是磁控濺射方法，由于這種方法需要高真空，因而需要昂貴的生產設備和高額的設備維護費，投入成本大，限制了太陽能熱利用的推廣。鎳-氧化鋁復合薄膜是一種金屬陶瓷薄膜，具有很好的選擇性吸收，普遍用于太陽能光熱轉換的吸收層。目前，Ni-A12O3薄膜的制備方法主要是磁控濺射技術[Marerials?Science?and?Engineering，A168?257-261(1993)]。另外也報道了用溶膠凝膠方法制備這種薄膜，用三仲丁醇鋁和2-乙基己酸鎳制備溶膠，經過1200℃煅燒生成NiAl2O4，然后再在950℃下用H2還原5小時[J.Appl.Phys.，82?1189-1195(1997)]，這種方法成本較高，也存在危險性。瑞典報道了用有機酸為膠溶劑，采用醇為溶劑，以異丙醇鋁等為原料，制備Ni-Al203混合溶膠，涂膜后在惰性氣體氛圍和550-600℃下退火，制備了Ni-Al2O3太陽能光譜選擇性吸收薄膜[Composite?materials?and?method?of?its?manufactureWO2006/073357A1]。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于無機酸的制備太陽能光熱轉換吸收薄膜的溶膠，制備方法簡單易行，原料易得，制備的薄膜可用于太陽能光熱轉換的集熱吸收層，成本低廉，對環境無污染。

本發明的基于無機酸的制備太陽能光熱轉換吸收薄膜的溶膠：所述溶膠以有機或無機鋁鹽，鎳鹽，螯合劑為原材料，在乙醇或脂肪醇中發生醇解和縮合反應，采用無機酸為膠溶劑制備鋁溶膠，再和鎳溶膠混合制備混合溶膠。

本發明的顯著優點是：本發明在技術方案中，采用溶膠凝膠工藝，以無機酸為膠溶劑，以醇為溶劑，制備鋁溶膠，與鎳溶膠混合后得到混合溶膠，制備方法簡單易行，原料易得；在金屬基底上鍍膜，經過熱處理后，獲得的Ni-Al₂O₃薄膜具有高太陽能吸收率，是一種良好的太陽能光熱轉換吸收薄膜，成本低廉，對環境無污染。

具體實施方式

溶膠的制備方法如下：

(1)將3-5g有機或無機鋁鹽粉末加入80-120mL無水乙醇或脂肪醇中，在攪拌下回流升溫至50-80℃，繼續攪拌回流0.5-1.5h，加入2-3mL螯合劑及4-6mL無機酸，攪拌回流2.5-3.5h，獲得鋁溶膠；

(2)取80-120mL無水乙醇或脂肪醇，攪拌下依次加入1-3mL螯合劑和5-6g鎳鹽，攪拌0.5-1.5h，獲得鎳溶膠；

(3)按照Ni和Al的摩爾比量取上述兩種溶膠，充分攪拌，獲得鎳-鋁混合溶膠；所述Ni和Al的摩爾比可以為任意比，一般為1∶99-99∶1。

制備的溶膠用于在光滑金屬基底上鍍膜，將溶膠在光滑金屬基底上鍍膜，經過熱處理后得到不同鎳含量的Ni-Al₂O₃薄膜，鎳含量從1％改變到99％。

步驟(1)中的無機酸為鹽酸，硝酸或高氯酸中的一種；有機或無機鋁鹽為烷氧基鋁、三氯化鋁或硝酸鋁中的一種。

脂肪醇為直鏈或含支鏈的脂肪醇。

螯合劑為含羰基、胺基、酰胺基、羥基、酯基或羧基有機化合物中的一種，如乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、檸檬酸、檸檬酸銨或三乙醇胺等等中的一種

鎳鹽為硝酸鎳、羧酸鎳、鹵化鎳或烷氧基鎳。

下面通過具體的實施例來進一步描述本發明的技術方案，但是本發明不僅限制于此。

實施例1

最佳實施例

1、將4.08g異丙醇鋁粉末加入100mL無水乙醇中，在攪拌下回流升溫至70℃，繼續攪拌回流1h，加入2.5mL乙酰丙酮及5.18mL?HCl，攪拌回流3h，獲得鋁溶膠。

2、取100mL無水乙醇，攪拌下依次加入2mL乙酰丙酮和5.8g六水硝酸鎳，攪拌1h，獲得鎳溶膠。

3、將2mL鋁溶膠和8mL鎳溶膠混合，攪拌均勻，獲得鎳含量為20％的混合溶膠。

采用旋涂法，將混合溶膠在金屬鋁片上鍍膜，經過熱處理后獲得鎳含量為80％的Ni-Al₂O₃納米復合薄膜。薄膜表面均勻，無微裂紋，對太陽能吸收率可以達0.82。

實施例2