[發明專利]AAO光子晶體基耐高溫三元納米復合吸熱涂層的制備方法

在審

• 申請號: 201710914803.1
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107779921A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 陳東初;魏紅陽;常萌蕾;戶華文
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C25D11/08;C25D11/20
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司44100
• 代理人: 許英偉

技術領域

本發明涉及AAO光子晶體基耐高溫三元納米復合吸熱涂層的制備方法，其用陽極氧化技術與交流電沉積技術相結合制備耐高溫納米復合吸熱涂層的方法，特別是涉及以陽極氧化所制備的AAO光子晶體為基礎，用適當的電沉積參數與適當的沉積液配方制備太陽能吸收耐高溫納米復合吸收涂層，屬于太陽能吸熱材料技術領域。

背景技術

太陽能直接利用的方式主要是光熱轉化技術。光熱轉換技術被廣泛地應用于太陽能集熱器上，太陽能吸收涂層是集熱器的關鍵組成部分。目前，太陽能吸收涂層的方法有許多種，但涂層與基體結合力差，容易脫落，耐候性差，易老化，集熱效率低，耐高溫熱穩定性較差。鋁合金材料成本較低，材料來源比較豐富，對太陽能吸收涂層來講，其表面通過陽極氧化生成的多孔氧化膜對孔內高吸收率的納米金屬離子有很好的保護作用，防止了外界環境的不良侵蝕和干擾。但其太陽能吸收率不夠理想，吸收涂層熱穩定性較差，在高溫環境的應用還不夠成熟。

據2010年《太陽能材料與太陽能電池》第94期，1578至1581頁報道，研究者首次利用電化學方法在氧化鋁孔中原位沉得到復合納米棒陣列，該陣列具有良好的光吸收性，但其涂層溫度超過300℃以后涂層品質因子開始下降。

據2014年《Energy Procedia》第57期，2733至2742頁報道，研究者在不同的交流電壓和交流頻率條件下向陽極氧化鋁膜孔中沉積了金屬鎳單質，雖然其在近紅外1500nm～2500nm附近卻表現出較高的反射率。

目前采用陽極氧化法制備太陽能吸熱涂層的方法并不能同時滿足較高溫度下在太陽光譜范圍內有較高的吸收率，在更寬的紅外光譜范圍內有較低的發射率，而且氧化膜孔中沉積金屬粒子較為單一，在300℃以上金屬粒子易氧化，涂層體系的高溫熱穩定性較差。

發明內容

本發明的目的是針對現有陽極氧化法制備太陽能吸收涂層方法的缺點，提供AAO光子晶體基耐高溫三元納米復合吸熱涂層的制備方法，材料來源較為廣泛、涂層結合力牢固、太陽光譜吸收率較高、紅外發射率低、高溫熱穩定性較好。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

AAO光子晶體基耐高溫三元納米復合吸熱涂層的制備方法，包括以下步驟：

1)將經前處理后的鋁合金基材放入H₂SO₄的電解液中做周期性變電壓氧化，且陰極板采用高純鉛板；

2)將得到的陽極氧化模板用蒸餾水水洗后吹干，放入105g/L H₃PO₄溶液中交流擴孔處理；

3)將擴孔后的陽極氧化鋁合金用蒸餾水水洗后，放入在以硫酸鎳、硫酸銅為主鹽的沉積液中進行交流電沉積。

進一步，步驟1)中，鋁合金進行陽極氧化的電解液為質量分數為85～110g/L H₂SO₄溶液。

進一步，步驟1)中，每個周期電壓變化主要分5個階段，其對應時間參數為：t₁＝12～60s、t₂＝12～60s、t₃＝10～40s、t₄＝36～90s、t₅＝128s；t₀＝300～2400s為初始氧化時段，初始時段電壓對之后周期性氧化階段中光子禁帶的漂移起到補償作用。

進一步，周期電壓參數：U₀＝U₁＝U₅＝1.8～4.2V；U₂＝6.0～8.5V；U₃＝3.8～6.2V；U₄＝2.8～5V；溫度2～25/℃；氧化周期N＝70～120。

進一步，步驟2)中，交流擴孔：將具備AAO光子晶體結構的鋁合金試樣用純水沖洗干凈，吹干后，放入105g/L H₃PO₄磷酸溶液中進行交流擴孔，交流電壓4V(峰值電壓)，預浸10s，擴孔時間為300～600s，溫度25℃左右。

進一步，步驟3)中，進行交流電沉積的沉積條件為：電壓14V(有效值值電壓)、沉積時間100s～700s、沉積溫度10℃～40℃，交流頻率50Hz。