[發(fā)明專利]Te納米顆粒的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910404805.5
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110182877A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊國偉;馬楚榮;嚴(yán)佳豪
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;F24S70/10;C02F103/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發(fā)明公開了一種Te納米顆粒的應(yīng)用，具體為Te納米顆粒作為太陽能光熱材料的應(yīng)用。利用納秒激光液相熔蝕Te固體靶材制備出了不同粒徑的Te納米顆粒，并將其用于太陽能光熱加速水蒸發(fā)，其可以使水蒸發(fā)的速率達(dá)到原來的3倍。本發(fā)明首次提出Te納米顆粒具有“光學(xué)二重性”，即其同時(shí)具有等離激元和全介質(zhì)材料兩種屬性。本發(fā)明制備工藝簡單，重復(fù)性好，穩(wěn)定性高，成本低。Te納米顆粒作為一種新型的太陽能光熱材料，可替代傳統(tǒng)的材料應(yīng)用于太陽能熱水器、海水淡化等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能光熱材料的合成和應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是指一種Te納米顆粒的應(yīng)用。

背景技術(shù)

淡水資源短缺是當(dāng)前世界面臨的一大難題，海水淡化作為獲得淡水的有效方法之一備受關(guān)注。然而傳統(tǒng)的海水淡化的裝置復(fù)雜、效率低、耗能較多。考慮到太陽能是取之不盡的清潔能源，所以近年來，科學(xué)家們一直在尋找合適的光熱轉(zhuǎn)換材料來實(shí)現(xiàn)高效的太陽能海水淡化。眾所周知，要想充分利用太陽能，好的光熱轉(zhuǎn)換材料必須滿足兩個(gè)基本條件：不僅要在整個(gè)太陽光譜范圍內(nèi)具有強(qiáng)烈的光吸收，而且還需要具有高的光熱轉(zhuǎn)化效率，以便能夠?qū)⒉东@的太陽光能用于海水蒸發(fā)。顯然，先進(jìn)的納米光子學(xué)材料被期待著在太陽能光熱轉(zhuǎn)換海水淡化領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提出了一種Te納米顆粒的應(yīng)用，能夠簡易快速地制備該Te納米顆粒，表現(xiàn)出優(yōu)異的太陽能光熱加速水蒸發(fā)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：Te納米顆粒的應(yīng)用，具體是Te納米顆粒作為太陽能光熱材料的應(yīng)用，具有“光學(xué)二重性”，即同時(shí)具有等離激元和全介質(zhì)材料兩種屬性，其禁帶寬度窄，本征吸收能夠覆蓋整個(gè)太陽光譜范圍300～2000nm。

所述Te納米顆粒的禁帶寬度為0.35eV。

上述Te納米顆粒的制備和測試驗(yàn)證，包括以下步驟：

1)將固體靶材置于反應(yīng)容器中，然后往反應(yīng)容器中注入二次去離子水，并使二次去離子水浸過靶材表面；

2)調(diào)節(jié)激光器的脈沖激光光束的光路，使激光光束依次經(jīng)過全反射鏡和聚焦透鏡后聚焦在靶材表面；

3)開啟脈沖激光器，在激光的作用下同時(shí)進(jìn)行液體環(huán)境中脈沖激光熔蝕反應(yīng)，固體靶材在激光高溫高壓的作用下形成納米晶核，在液體環(huán)境中長大成Te納米顆粒；

4)反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉激光器，收集顆粒懸浮液，在加熱板上進(jìn)行干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)物，即Te納米顆粒，不含其它雜質(zhì)元素；

5)將Te納米顆粒均勻分散于水中形成幾種不同濃度的顆粒懸浮液，并將其置于氙燈發(fā)射的模擬太陽光下，利用電子天平稱量液體的初始質(zhì)量；

6)開啟氙燈，保持輸出功率不變，對不同濃度的Te納米顆粒懸浮液進(jìn)行太陽能光熱加速水蒸發(fā)測試；

7)定時(shí)記錄電子天平的讀數(shù)，從而得到蒸發(fā)的水蒸氣的質(zhì)量，進(jìn)而得到水蒸發(fā)的速率；

8)保持Te納米顆粒懸浮液的濃度不變，改變氙燈的輸出功率，進(jìn)行不同光照強(qiáng)度下太陽能光熱加速水蒸發(fā)的測試；

9)比較相同光照強(qiáng)度下Te納米顆粒懸浮液的蒸發(fā)速率和純水的蒸發(fā)速率，發(fā)現(xiàn)其蒸發(fā)速率遠(yuǎn)高于純水，證明Te納米顆粒在太陽光照射下能夠加速水蒸發(fā)，表明其是一種優(yōu)秀的太陽能光熱材料；另外，由于Te納米顆粒的折射率在太陽光譜范圍內(nèi)經(jīng)歷了從負(fù)到正的變化過程，導(dǎo)致其在該區(qū)域內(nèi)具有獨(dú)特的“光學(xué)二重性”，即同時(shí)具有等離激元和全介質(zhì)材料特性，表面等離激元共振和全介質(zhì)Mie共振都能夠大幅增強(qiáng)材料的光學(xué)吸收效率，具有寬粒徑分布的Te納米顆粒的吸收光譜能夠覆蓋整個(gè)太陽光譜，因此是一種不可多得的太陽能光熱材料。

在步驟1)中，所述靶材為Te靶，直徑為1.5cm，厚度為0.5cm，純度大于99.9％，所述反應(yīng)容器為玻璃或塑料容器。