用于高效太陽能熱屏蔽納米化合物近紅外吸收材料的研究

【摘要】：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，科學技術和社會生產(chǎn)進一步提高，人們的節(jié)能和環(huán)保的意識不斷上升，對其要求也越來越高，并逐漸成為全世界的焦點問題，特別是近幾十年來由于建筑行業(yè)、汽車工業(yè)、運輸?shù)阮I域的高速發(fā)展，迫切需要大量經(jīng)濟、高效、節(jié)能的透明太陽能熱隔離材料和器件用來降低在強光輻射下儀器的表面環(huán)境與運行的溫度，從而使大量的能源得到有效的節(jié)約，環(huán)境得到切實的保護。 由于太陽光線在通過普通玻璃時是沒有選擇性的，即太陽輻射中的可見光透過這些玻璃的同時，光區(qū)中近紅外（太陽光熱量的主要集中區(qū)）所攜帶的熱量也隨之大量地透過，這勢必會引起室內溫度上升，從而讓一些降溫設備（如空調，冷風機等）承擔了巨大的降溫負擔，消耗并浪費了大量的能源。因此探尋一種能夠降低室內溫度，同時保持足夠亮度的太陽能熱屏蔽器件顯得尤為重要,并具有相當高的研究價值和廣泛的應用前景。 金屬氧化物和硫化物等納米半導體化合物具有其獨特的物理和化學性能，在太陽能熱屏蔽材料中體現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，有望得到廣泛的應用。本文在納米材料研究進展的基礎上，結合對其主要性能，制備方法等進行綜述，并主要集中于以下工作：1）探討了化學沉淀法、超聲噴霧法的制備工藝；2）對納米粉體的煅燒工藝與晶相形貌、尺寸等進行分析；3）集中對納米氧化鎢，納米硫化銅，二元金屬硫化物的光學性能展開研究。 本文第一章詳細介紹了熱屏蔽材料和納米粒子的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，探討了納米化合物的制備工藝及性能的表征，介紹了半導體納米粒子的特點和應用以及本文所涉及的相關理論。 本文第二章詳細介紹了常溫常壓下，以鎢酸銨和硝酸為原料，采用了化學共沉淀制備工藝來制備納米氧化鎢，討論了不同溫度下的還原處理對其化學組成產(chǎn)生的影響，分析了在還原處理前后氧化鎢晶相形貌的變化。從200~2500nm范圍波段內測定的吸收和透過光譜發(fā)現(xiàn)：還原后的納米氧化鎢粒子在近紅外光區(qū)（1400至2200nm波段內）出現(xiàn)了顯著的吸收峰，表現(xiàn)出一定的吸收增強效應，并依舊保持了可見光的高透過性。 本文第三章我們采用新型超聲噴霧法，以Cu(NO3)2和Na2S的水溶液分別作為初始反應溶液，制備了半導體硫化銅納米粉體。研究了銅和硫的比例與不同熱處理對硫化銅納米顆?；瘜W成分的影響，分析了相應化學組成的粒子晶相形貌,實驗結果表明：由不同化學組成的硫化銅納米顆粒在近紅外光區(qū)均具有一定程度的吸收效應，并在1400nm后的吸收尤為顯著，這可以認為是電子在半導體硫化銅的能帶中躍遷所致,同時該半導體粒子小于可見光波長，因而具有較高的可見光透過性，但其可見光的透過率卻隨著納米粒子由Cu2S趨向CuS而略有下降。 本文第四章我們采用新型超聲噴霧共沉淀技術，以Fe(NO3)3、Al(NO3)3、Ba(NO3)2、Gd2O3、Cu(NO3)2和Na2S為原料制備多種二元金屬硫化物納米粉體。分析了二元金屬硫化物納米粒子的化學結構和不同化學組成下的晶相形貌，并測定了這些納米粉體從紫外到近紅外的吸收和透過光譜。研究發(fā)現(xiàn)不同化學組成的二元金屬硫化物均在近紅外光區(qū)有顯著的吸收效應并逐漸增強，同時對可見光波段范圍內具有很高透過性。 【關鍵詞】：太陽能熱屏蔽 納米化合物 超聲噴霧 能帶躍遷 近紅外吸收
【學位授予單位】：寧波大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 引言11-13
• 1 緒論13-22
• 1.1 熱隔離材料概述13-15
• 1.1.1 熱隔離材料13
• 1.1.2 熱隔離材料的基本原理13-14
• 1.1.3 熱隔離材料國內外研究狀況14-15
• 1.2 納米技術和功能納米材料15-17
• 1.2.1 納米材料和納米技術15-16
• 1.2.2 功能納米粉體概述16-17
• 1.3 納米材料的制備工藝17-20
• 1.3.1 溶膠-凝膠法17-18
• 1.3.2 水熱合成法18
• 1.3.3 共沉淀法18-19
• 1.3.4 微乳液法19
• 1.3.5 超聲化學法19
• 1.3.6 超聲噴霧法19-20
• 1.4 納米粉體的表征20-22
• 1.4.1 成份表征20
• 1.4.2 結構表征20-21
• 1.4.3 顆粒表征21
• 1.4.4 形貌表征21-22
• 2 納米氧化鎢粉體的制備及其近紅外吸收性能22-31
• 2.1 引言22-23
• 2.2 實驗23-25
• 2.2.1 樣品的制備和實驗方法23-24
• 2.2.2 樣品的分析與表征24-25
• 2.3 結果與討論25-29
• 2.3.1 XRD 結果分析25-26
• 2.3.2 SEM 結果分析26-28
• 2.3.3 吸收透過光譜分析28-29
• 2.4 本章小結29-31
• 3 硫化銅納米粒子的制備及其近紅外吸收性能31-40
• 3.1 引言31-32
• 3.2 實驗32-33
• 3.2.1 樣品的制備及實驗方法32-33
• 3.2.2 分析與表征33
• 3.3 結果與討論33-39
• 3.3.1 XRD 分析33-34
• 3.3.2 SEM 分析34-36
• 3.3.3 吸收和透過光譜分析36-39
• 3.4 本章小結39-40
• 4 二元金屬硫化物的制備及其近紅外吸收性能40-48
• 4.1 引言40-41
• 4.2 實驗41-42
• 4.2.1 粉體的制備及實驗方法41-42
• 4.2.2 材料的分析和表征42
• 4.3 結果與討論42-47
• 4.3.1 XRD 分析42-43
• 4.3.2 SEM 分析43-45
• 4.3.3 吸收與透過分析45-47
• 4.4 本章小結47-48
• 5 結論與展望48-50
• 5.1 結論48-49
• 5.2 今后工作的建議及展望49-50
• 參考文獻50-56
• 在學研究成果56-57
• 致謝57

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