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毕业论文网 > 文献综述 > 材料类 > 材料物理 > 正文

尖晶石姓选择性吸收薄膜的制备与性能研究文献综述

 2021-02-25 01:02  

1.目的及意义

随着人类日益增长的对于能源的需求,但是地球上的矿物能源却是有限的而且不断消耗殆尽的。而我国人口基数大,但是资源的人均占有量却不足世界平均水平的一半;同时工业生产领域的能源消耗占总耗能的70%,远高于世界平均水平40%。所以在我国能源短缺的问题日益明显,能源危机已经离我国很近了。很早的时候人类就已经将目光投向了太阳能、风能和地热能等可再生能源技术的开发上。其中,太阳能是最丰富的环境友好型可再生能源,可以被吸收转化成各种形式的能量来加以利用。而光热转换技术被广泛应用于太阳能集热器上,所以对于高热吸收率、低发射率、中高温性能稳定的高效选择性太阳能热吸收涂层的研究也就成为提高光热转化效率的关键。

最理想的薄膜要能全部吸收入射太阳光中波长为0.3~2.5纳米的紫外-可见-近红外光以获取高的太阳能吸收率,并且全部反射波长为2.5纳米以上的红外光以降低发射率,从而得到高光热转化效率的吸收表面。与此同时,吸收薄膜要具有优异的热稳定性和湿度稳定性,能够在复杂的使用环境下保持优良的光学性能,达到足够的使用寿命。

相对于污染环境严重的电化学法制备薄膜与污染小却设备昂贵成本太高的物理气相沉积法制备薄膜,溶胶-凝胶法制备薄膜更加符合现在的需求。溶胶-凝胶法是一种制备陶瓷薄膜的湿化学方法,能够获得纳米粒子并且将其均匀分散在电介质中。它除了有工艺简便、设备要求低的优点外,还可以通过选用环境友好的化学原料制备溶胶来实现绿色化学的理念,非常适应现在追求环境友好型社会建设的原则。近年来,也有不少这方面的研究展开,所以用溶胶-凝胶法制备选择性吸收薄膜方面具有很好的应用前景。因此,这次实验选择的也是溶胶-凝胶浸渍提拉法来制备薄膜。

具有尖晶石结构的过渡金属氧化物对于太阳光光谱有良好的选择吸收性,并且光学性能也良好。而其中钴致色的尖晶石对于绿、黄、橙黄区光谱有3条较强的吸收带,符合本次实验的吸收光谱。因此选择了制备含钴的尖晶石结构过渡金属氧化物,即CuCoMnOx,制作溶胶来进行本次实验。基片的选择则是用耐腐蚀性也不容易发生反应的不锈钢基片。来探究用溶胶-凝胶浸渍提拉法制备出的CuCoMnOx薄膜涂层对于太阳光的选择性吸收性能。

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2. 研究的基本内容与方案

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研究内容:

1、查阅相关文献,了解溶胶-凝胶法制备尖晶石型材料的机理与国内外研究现状;

2、通过溶胶-凝胶法制备CuCoMnOx溶胶,采用浸渍提拉法制备CuCoMnOx薄膜涂层,采用XRD、SEM及相关性能测试材料的微观结构,分析太阳光的选择性吸收性能;

3、制备好的薄膜涂层对其进行结构和性能的表征,研究其选择性吸收性能,并获得CuCoMnOx是否适合用于制备选择性吸收薄膜。

技术方案:

1、采用溶胶-凝胶法制备CuCoMnOx溶胶。先将前驱体金属盐CuCl2.2H2O,COCl2.6H2O,四水合乙酸锰按照固定比例溶解于溶剂无水乙醇,恒温搅拌后,用氨水调节PH为2~3。目的是为了制成可以进行提拉的溶胶;

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