[發明專利]一種太陽能熱發電反射鏡用透明超親水多孔二氧化鈦薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201610105401.2
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105776885B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 李宏;張艷文;賀慧婷
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發明涉及一種利用相分離原理制備多孔TiO₂薄膜的方法。一種太陽能熱發電反射鏡用透明超親水多孔二氧化鈦薄膜的制備方法，其特征是包括以下步驟：1）將玻璃基片清洗，烘干備用；2）TiO₂溶膠的制備；3）采用旋涂法，得到TiO₂薄膜；4）將步驟3）中的鍍膜玻璃放入馬弗爐中，以1?3℃/min的速度升溫至100?200℃，保溫10?30 min，再以2?4℃/min的速度升溫至400?550℃，保溫1?8小時，隨爐冷卻至室溫，即得到太陽能熱發電反射鏡用透明超親水多孔二氧化鈦薄膜。通過該方法制備的薄膜在自然狀態下與水的接觸角低于5°，透過率高于80％，具有很強的易清潔能力和防霧性能。

技術領域

本發明涉及一種利用相分離原理制備多孔TiO₂薄膜的方法，具體涉及一種自然超親水透明多孔TiO₂薄膜制備，應用于太陽能反射材料、建筑物玻璃、擋風玻璃等領域。

背景技術

大規模開拓太陽能發電市場，有利于改善以煤電為主的電力能源結構。目前太陽能發電分為太陽能直接發電和間接發電兩種方式，太陽能直接發電有熱離子發電、太陽能光伏發電、太陽能光感應發電、溫差發電和磁流體發電；太陽能間接發電有低溫的非聚光類發電和中、高溫的聚光類發電。在太陽能發電中通過聚光產生高溫而發電的效率較高，更具有應用前景，其中反射鏡是太陽能發電聚光系統的核心部件，而太陽能聚光發電用反射鏡直接暴露在大氣條件下工作，不斷有塵土從大氣沉積在鏡面上，容易受灰塵的污染而導致反射率降低，增大成本。保持鏡面清潔目前仍是所有聚光集熱技術中面臨的難題之一。

超親水TiO₂薄膜表面含有的化學吸附水,會通過范德華力和氫鍵作用再吸附一層物理吸附水,這層物理吸附水可阻止污染物與玻璃表面接觸，漂浮在水面上的污染物很容易被雨水沖洗掉，從而使玻璃表面較長時間保持清潔和易清洗，將透明超親水TiO₂薄膜應用在太陽能熱發電反射鏡上具有十分中重要的意義。TiO₂具有較大的禁帶寬度，傳統的溶膠凝膠法制備的TiO₂薄膜，只有經紫外光照射后才具有超親水性能而發揮出防霧、易洗等功能，這極大限制了TiO₂薄膜在超親水性能方面的實際應用。然而薄膜表面的濕潤性不僅與薄膜的內在性質即表面的化學組成有關，還與薄膜表面的微觀結構有關。中國專利CN102718411A公開一種自然超親水多孔TiO₂/SiO₂復合薄膜及其制備方法，分別以鈦酸丁酯和正硅酸乙酯為前軀體制備TiO₂溶膠和SiO₂溶膠，制備的薄膜具有相分離誘導的發達孔結構和SiO₂復合的雙重特性。該薄膜表面與水接觸角為5°以下，具有極佳的自清潔和防霧功能，但其沒提及薄膜透過率。同時，該薄膜表面孔洞結構密集，表面粗糙度大，增加了復合薄膜的不均勻性，當光通過鍍膜玻璃時散射增強，會導致透過率顯著降低。中國專利CN102898036A公開一種超親水透明TiO₂/SiO₂防霧薄膜的制備方法，該方法以鈦酸丁酯和正硅酸乙酯為前軀體制備TiO₂溶膠和SiO₂溶膠，將硅溶膠和鈦溶膠按一定比例混合制備TiO₂/SiO₂溶膠，以旋涂方式在玻璃基材上制備不同層數的薄膜。制備的薄膜在可見光下具有超親水性能，透過率高。該方法采用SiO₂為模板劑進行薄膜表面微觀結構的改性，過程較為復雜，成本高，且表面微觀結構穩定性差，親水壽命短。

本發明在無模板條件下利用氨水和濃鹽酸的中和反應引發相分離，通過控制溶膠組分制得透明超親水多孔薄膜。未檢索到與一種太陽能熱發電反射鏡用透明超親水多孔二氧化鈦薄膜及其制備方法相同的專利文獻。

發明內容

本發明的目的是提供一種太陽能熱發電反射鏡用透明超親水多孔二氧化鈦薄膜的制備方法，通過該方法制備的薄膜在自然狀態下與水的接觸角低于5°，透過率高于80％，具有很強的易清潔能力和防霧性能。