[發(fā)明專利]一種Ti摻雜氧化鈦復(fù)合太陽(yáng)能選擇性吸收涂層及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010049440.1
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111172506A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王成兵;凌三
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/08;C23C14/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發(fā)明提供一種Ti摻雜TiO_x復(fù)合太陽(yáng)能選擇性吸收涂層及其制備方法，由下到上依次包括基底(1)、擴(kuò)散阻擋層(2)、高吸收層(3)、低吸收層(4)和減反射層(5)；擴(kuò)散阻擋層(2)為金屬鈦納米薄膜；高吸收層(3)和低吸收層(4)均為金屬鈦納米顆粒摻雜在氧化鈦介質(zhì)中形成的復(fù)合涂層，高吸收層(3)中金屬鈦納米顆粒的含量低于低吸收層(4)中金屬鈦納米顆粒的含量；減反射層(5)為氧化鈦介質(zhì)層。本發(fā)明涂層具有較好的太陽(yáng)能利用率，且簡(jiǎn)化了制備工藝，利于大規(guī)模的生產(chǎn)制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能集熱器領(lǐng)域，具體涉及一種Ti摻雜TiO_x復(fù)合太陽(yáng)能選擇性吸收涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

社會(huì)不斷發(fā)展的今天，經(jīng)濟(jì)成為一個(gè)國(guó)家富裕的標(biāo)準(zhǔn)。所以近幾年人們不斷的發(fā)展經(jīng)濟(jì)，意圖實(shí)現(xiàn)國(guó)家的富強(qiáng)。而能源成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的一部分。隨著人們對(duì)化石能源的不斷開(kāi)采，以至于化石能源的儲(chǔ)存量不斷減少。對(duì)于這些不可再生能源的不斷減少，可再生能源成為了研究的熱點(diǎn)。太陽(yáng)能作為一種清潔可再生能源，成為了近幾年研究的熱點(diǎn)。其中太陽(yáng)能的光熱利用是人類利用太陽(yáng)能最簡(jiǎn)單、最直接的有效途徑。

太陽(yáng)能的光熱利用目前可用于太陽(yáng)能熱水、海水淡化、太陽(yáng)能熱發(fā)電等領(lǐng)域。而光熱轉(zhuǎn)換的效率主要取決于太陽(yáng)能選擇性吸收涂層。涂層的性能主要取決于制備工藝參數(shù)、所選擇的材料以及涂層結(jié)構(gòu)的控制。現(xiàn)已研究出的涂層有以下幾類：本征吸收涂層、干涉型吸收涂層、金屬-電介質(zhì)復(fù)合涂層、表面結(jié)構(gòu)型吸收涂層等。其中金屬電介質(zhì)吸收涂層即金屬陶瓷基復(fù)合吸收涂層，由于金屬顆粒的帶間躍遷和顆粒間作用，使復(fù)合涂層在太陽(yáng)光輻射區(qū)具有很高的吸收率，而在紅外區(qū)具有很高的透明性。這些特性使其得到廣泛的應(yīng)用。常用的電介質(zhì)材料有AlN、Al₂O₃、SiO₂等，金屬摻雜主要選擇難熔的金屬Co、Ni、Ti、Mo、W、Cu、Ag、Au等。目前對(duì)于這種金屬摻雜到電介質(zhì)中的制備技術(shù)已經(jīng)很完善了，這里采用的是磁控濺射來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但大多采用的是多靶來(lái)實(shí)現(xiàn)涂層的制備，例如Ni-Al₂O₃、Mo-Al₂O₃、W-Al₂O₃、Au-MgO，雖然這些涂層的制備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但是其制備方法都是基于多靶來(lái)實(shí)現(xiàn)，相對(duì)復(fù)雜，且成本較高，不利于大規(guī)模的生產(chǎn)利用。

TiO_x中四價(jià)的鈦具有良好的光催化活性，但二氧化鈦是寬禁帶的半導(dǎo)體，只能吸收波長(zhǎng)較短的紫外光，對(duì)太陽(yáng)光的利用率只有5％左右。有報(bào)道中通過(guò)鐵來(lái)?yè)诫sTiO₂，實(shí)現(xiàn)對(duì)可見(jiàn)光的利用，但是對(duì)太陽(yáng)光的利用率仍降低。(Ali T,Tripathi,P,Azam,Ameer,etal.Photocatalytic performance of Fe-doped TiO\\r,2\\r,nanoparticles undervisible-light irradiation[J].Materials Research Express,2017,4(1):015022.)。目前，有關(guān)金屬鈦已報(bào)道的文章中都是雙靶濺射多金屬的一個(gè)吸收層，或者通入不同的氣體形成多種物質(zhì)來(lái)制備，例如Wang S W,Chen F,Chen X,et al.High performance solarselective absorbers constructed by multilayers[C]//International Conferenceon Infrared.2015，均不利于大規(guī)模的生產(chǎn)利用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種Ti摻雜TiO_x復(fù)合太陽(yáng)能選擇性吸收涂層及其制備方法，具有較好的太陽(yáng)能利用率，且簡(jiǎn)化了制備工藝，利于大規(guī)模的生產(chǎn)制備。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：