[發明專利]一種太陽能光熱轉換復合薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201911170455.7
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110746631A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 尚蒙婭;彭進;鄒文俊;王仁杰
• 申請（專利權）人: 河南工業大學
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08L1/02;C08K3/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種光熱轉換復合薄膜及其制備方法，該復合薄膜是以纖維素薄膜為基底，以具有近紅外吸收的半導體納米材料為光熱轉換材料，通過溶劑熱法將光熱轉換材料原位生長在纖維素薄膜表面制備而成。本發明太陽能光熱轉換復合薄膜具有粗糙的多孔表面，可以通過多重散射實現對入射光的高吸收，同時半導體光熱轉換納米顆粒均勻分散在纖維素薄膜表面，避免發生大規模團聚，與半導體塊材相比，具有高效的太陽能光熱轉換性能。本發明所使用的纖維素基底薄膜來源廣泛，光熱轉換納米顆粒成本適中，復合薄膜制備方法簡單，在一般化學實驗室均能制得，易于推廣，本方法制備的太陽能光熱轉換復合薄膜在海水淡化、殺菌等方面具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種薄膜材料及其制備方法，具體地說是一種具有太陽能光熱轉換性能的復合薄膜及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著經濟的發展，全球能源需求劇增，能源短缺問題越來越嚴峻，而能源作為現代經濟的重要支撐，是人類社會賴以生存和發展的重要基礎，在促進經濟社會發展的進程中占據重要的地位。面臨突出的能源短缺問題，如何有效使用取之不盡、用之不竭的清潔能源——太陽能，是解決能源問題的有效手段之一，而且同時由于太陽能的環保、清潔及可再生，避免了對環境的污染。因此，在當前對環境保護日益嚴格的情況下，太陽能的利用具有特別重要的意義。

地球上的能源主要來自于太陽能，對太陽能的高效利用和轉化是解決能源問題的一條有效途徑。太陽能可以轉化為電能，如太陽能電池；可以轉化為化學能，如光合作用；也可以轉化為熱能，如太陽能熱水器。相比之下，將太陽能轉變為熱能是最簡單、最直接和最有效的利用途徑，而且可利用的材料多種多樣。同時，在所有的能源使用形式中，熱能是使用最廣泛的。在各種能源的使用過程中，多數都是通過熱能轉換的途徑來滿足人們需求。

然而，由于太陽能是一種低品位熱，有效利用太陽能能源不是一件容易的事情。太陽能功能材料擁有良好的應用前景，而優秀的光熱轉換材料將有利于實現能源的有效利用和對環境的保護。光熱轉換材料是一類能將光能轉化為熱能的材料，它們的能量轉換效率高，加工和制備過程簡便，在淡水處理、光熱治療等領域具有重要的應用前景，近年來受到越來越多的關注。目前，研究最為廣泛的光熱轉換材料主要有4 類，分別是貴金屬、有機聚合物、碳基納米材料和半導體化合物。貴金屬材料主要有金、鈀、銀等納米材料，成本較高。有機化合物光熱轉換材料常用于增強激光光熱治療效果，主要有有機染料，導電聚合物和多巴胺－黑色素等納米材料，但是容易分解。碳基納米材料主要分為石墨烯類納米光熱材料和碳納米管類光熱材料，制備較為復雜。而半導體化合物具有成本低廉、穩定性好、制備簡單、形貌可調、易于功能化等優點，成為研究者廣泛關注和研究的一類光熱轉換材料。當前納米半導體光熱轉換材料主要有硫屬銅基化合物和鎢氧化物半導體類光熱轉換材料。

目前市場上的纖維素薄膜具有高的孔隙率、優異的機械性能和良好的化學反應活性。其合成過程簡單，可大規模制備，而且對環境友好。通過預處理，利用溶劑熱法在纖維素薄膜表面生長半導體光熱轉換納米顆粒，由于納米尺寸效應，可以實現比光熱轉換塊體材料更高的光熱轉換效率，并且相對于納米粉體，這種光熱轉換復合薄膜更易制成器件，實現實際應用。同時，纖維素-光熱轉換納米粒子復合薄膜具有粗糙的多孔表面，可以通過多重散射實現對入射光的高吸收，進而實現高效的太陽能光熱轉換。

發明內容

本發明的目的是為了高效使用太陽能這種低品位熱，提供了一種纖維素光熱轉換復合薄膜及其制備方法，利用溶劑熱法在纖維素薄膜表面生長了具有太陽能光熱轉換作用的半導體硫化銅納米顆粒，得到的復合薄膜可以直接用于高效的太陽能光熱轉換及其他光熱領域。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明太陽能光熱轉換復合薄膜，其特征在于：所述光熱轉換復合薄膜是在纖維素薄膜的表面原位生長半導體類光熱轉換材料得到的；在所述復合薄膜中，纖維素薄膜作為基底材料，半導體類光熱轉換材料通過吸收特定太陽能光譜，將光能轉換為熱能。

所述光熱轉換材料為半導體類光熱轉換材料。