[發明專利]兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體及制備方法

有效

• 申請號: 201710342116.7
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107188125B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 宣益民;俞曉曉
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C01B3/22
• 分類號: C01B3/22;C09K3/00;C09K5/10;B01J23/89;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發明公開了一種兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體及制備方法，該納米流體由納米顆粒與制氫溶劑混合而成，所述納米顆粒由具有熱催化性能的材料與具有等離激元效應的材料復合而成。該納米流體由具有熱催化性能的材料以及具有等離激元效應的材料制備成復合納米顆粒，并與制氫溶劑形成納米流體，不僅使其具有熱催化性能，而且可以利用等離激元效應增強納米流體的光吸收。相較于單有熱催化特性的納米流體，加入具有等離激元效應的材料后，可以促進納米流體對光的吸收，吸收度增大，擴大光吸收范圍,從而達到將制氫催化裝置中需要通過外部能源加熱改善成利用兼備有催化特性的強光吸收的納米流體的內部加熱的目的，形成光輔助熱催化裝置。

技術領域

本發明屬于復合材料的技術領域，具體涉及兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體。

背景技術

在工業生活中許多溶劑的分解都需要催化劑，而他們催化反應的進行往往需要吸收熱量。目前，將甲醇作為原燃料制氫已是相當普遍，在化石燃料日益枯竭的今天，甲醇制氫無疑是雪中送炭。氫氣，作為一種可再生清潔能源，在很多領域都被使用，如電子產業、石油化工等。但是甲醇的直接燃燒面臨巨大問題，其燃料化學會有巨大損失。為了解決這一問題，已有專家提出一種間接甲醇燃燒方法——中低溫太陽能甲醇重整制氫，通過外部能源加熱甲醇水溶液得混合蒸氣，通入拋物槽式太陽能集中反應器中進行反應。中低溫太陽能甲醇重整制氫反應是一個吸熱反應，其中，以太陽能作為重整反應的熱源，提供反應所需的200-300℃的熱量，從而將太陽能轉化為化學能而被利用，這個可以解決甲醇直接燃燒所引起的化學損這一問題。但前期將甲醇水溶液加熱蒸發是通過外部能源加熱，必有大量能源損耗，針對這一情況進行改進，在甲醇水溶液中加入既有熱催化性能又有強光吸收的顆粒，形成納米流體，使得甲醇水溶液在光照下快速升溫達到沸點開始蒸發得到甲醇水混合蒸氣，再通過光照加熱達到200-300℃開始反應生成氫氣。因此，這種兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體，不僅可以減少一次能源的利用成本，而且可以簡化反應裝置。

發明內容

本發明的目的是提供一種兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體及制備方法，該納米流體能夠在保證熱催化性能的前提下提高光吸收性能，將光吸收范圍由可見光擴展為近紅外甚至達到全光譜利用，將催化裝置中需要通過外部能源加熱改善成利用兼備有熱催化特性的強光吸收的納米流體的內部加熱，能夠減少一次能源的利用成本和簡化反應裝置。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體，由納米顆粒與制氫溶劑混合而成，所述納米顆粒由具有熱催化性能的材料與具有等離激元效應的材料復合而成。

優選的，所述納米顆粒由兩種或兩種以上材料合成；溶劑由一種或者多種制氫原液組成。在選擇具有熱催化性能的材料與具有等離激元效應的材料時，可分別選擇一種或多種，多種材料的混合能夠使得混合物獲得多種特性。

所述納米顆粒中的具有熱催化性能的材料與制氫溶劑直接接觸，以保證具有熱催化性能的材料不喪失其熱催化性能。如，所述具有等離激元效應的材料呈不連續形狀分布在具有熱催化性能的材料表面，且具有等離激元效應的材料間留有間隙，制氫溶劑通過這些間隙與具有熱催化性能的材料直接接觸。優選的，所述具有等離激元效應的材料為若干個圓點狀，并點綴分布在具有熱催化性能的材料表面。

一種兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體的制備方法，步驟如下：

步驟一：制備納米顆粒：確定制備納米顆粒所需的具有熱催化性能的材料與具有等離激元效應的材料，制備復合納米顆粒；

步驟二：制備納米流體：將納米顆粒加入到制氫溶劑中，超聲獲得均勻的納米流體。