專利名稱：一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光熱利用領(lǐng)域，尤其涉及一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法。
背景技術(shù)：
在我國(guó)，太陽能的熱利用的范圍主要集中于中低溫領(lǐng)域，溫度不超過350°C，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)太陽能熱利用的需求。在高溫應(yīng)用領(lǐng)域，如在太陽能熱發(fā)電方面，我們國(guó)家則起步較晚，尚處于初級(jí)階段。而在國(guó)外，早在上世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)便開始研究塔式太陽能熱發(fā)電站。美國(guó)、法國(guó)、意大利、德國(guó)等國(guó)也在上世紀(jì)80年代開始了對(duì)太陽能熱發(fā)電的研究。涂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，材料、制備方法的選擇，應(yīng)根據(jù)涂層的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境決定。按利用溫度不同，太陽能熱利用分為低溫應(yīng)用(〈100°c )、中溫應(yīng)用(100-40(TC)和高溫應(yīng)用(>4000C ))。對(duì)于低溫下的太陽能吸收涂層，工作環(huán)境溫和，除選擇性吸收性能外，對(duì)涂層無其他性能的要求。故無論是材料的選擇，還是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，加工工藝的確定等，可供選擇的非常豐富。使用在高溫環(huán)境下的涂層，不僅材料具備穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)也需具備穩(wěn)定性，增加了涂層制備的難度，物理氣相沉積方法工藝先進(jìn)，制備薄膜速度快、致密、均勻，性能優(yōu)異，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，是目前采用最多的制備方法，但成本昂貴，工藝要求高；涂料法最為方便，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，但涂層中往往需要加入有機(jī)粘接劑，涂層較厚，使得涂層的光學(xué)選擇性并不優(yōu)異，且耐受溫度有限，只能應(yīng)用在中低溫領(lǐng)域，近幾年研究較少；電鍍法一般制備黑鎳、黑鉻、鋁黑太陽能選擇性吸收涂層，工藝成熟，加工工程也很容易，但鍍液對(duì)環(huán)境污染大，同時(shí)鍍層結(jié)合力及高溫穩(wěn)定性差，常用在中低溫領(lǐng)域；化學(xué)鍍成本低，制備方法簡(jiǎn)單，其鍍層具有電鍍鍍層一樣的缺點(diǎn)；溶膠凝膠法加工工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，但薄膜粘接性能較差，使用壽命短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種采用新的配方、新的工藝，繼承了溶膠凝膠法加工工藝簡(jiǎn)單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用該發(fā)明的制備的涂層，抗熱震性能、 錳銅鐵氧化物合金結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法。本發(fā)明一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法方法包括如下步驟
基片制備步驟采用四水醋酸錳、三水硝酸銅、九水硝酸鐵為金屬源，溶解于無水乙醇中，四水醋酸錳三水硝酸銅九水硝酸鐵無水乙醇= 2:2:1 :200，磁力攪拌IOmin至全部溶解，溶液顏色為深綠藍(lán)色；將溶液于65°C _75°C下恒溫磁力攪拌6h，濃縮至溶膠顏色變成濃綠色；金屬基片除油活化處理步驟除油劑的配方為氫氧化鈉碳酸鈉磷酸鈉硅酸鈉鹽酸=OP乳化劑:去離子水=100:20:20:5:5:2:1000 ;將除油劑加熱升溫至85°C _90°C，放入金屬基片，攪拌除油10_15min后取出，然后在60°C去離子水中清洗基片，最后放入去離子水中靜置備用；活化劑按90%濃硫酸90%濃鹽酸去離子水=1:1:10比例配置，將活化劑加熱至70-75°C，放入己除油的基片，酸蝕3-5min后取出，并置于30°C去離子水中；
玻璃基片堿洗、酸洗步驟按濃氨水雙氧水去離子水=5:1:1配成堿性溶液，按90%濃鹽酸雙氧水去離子水=5:1:1配成酸性溶液；將玻璃基片在去離子水中超聲振蕩15-20min，然后在堿性溶液中超聲清洗15_20min，再在去離子水中超聲清洗15_20min，然后在酸性溶液中超聲清洗15-20min，之后在去離子水中超聲清洗15_20min，并置于30°C去離子水中；
溶膠步驟溶膠以1:6的比例稀釋于甲醇中，磁力攪拌IOmin ;緩慢添加高取代羥丙基纖維素(H-HPC)，溶膠高取代羥丙基纖維素=10:1，磁力攪拌2h，羥丙基纖維素完全溶解后，靜置備用；將預(yù)處理后的基片從去離子水中取出，80°C下干燥后各用；將基片浸潰于溶膠中，提拉涂膜，提拉速度為20mm/min，75°C - 80°C環(huán)境中鼓風(fēng)干燥15_20min，取出，反復(fù)提拉3次；以每分鐘1°C的升溫速率升溫至500 °C，保溫2h，退火時(shí)以每分鐘10°C退至常溫，制備出涂層樣品。本發(fā)明一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果本發(fā)明采用新的配方、新的工藝，繼承了溶膠凝膠法加工工藝簡(jiǎn)單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用本發(fā)明方法制備的涂層，抗熱震性能、錳銅鐵氧化物合金結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在900°C范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化，吸收率可達(dá)到0. 89以上，發(fā)射率0. 053，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，具有高溫領(lǐng)域應(yīng)用良好潛力。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。

本發(fā)明一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法包括如下步驟
基片制備步驟采用四水醋酸錳、三水硝酸銅、九水硝酸鐵為金屬源，溶解于無水乙醇中，四水醋酸錳三水硝酸銅九水硝酸鐵無水乙醇= 2:2:1 :200，磁力攪拌IOmin至全部溶解，溶液顏色為深綠藍(lán)色；將溶液于65°C _75°C下恒溫磁力攪拌6h，濃縮至溶膠顏色變成濃綠色；
金屬基片除油活化處理步驟除油劑的配方為氫氧化鈉碳酸鈉磷酸鈉硅酸鈉鹽酸OP乳化劑去離子水=100:20:20:5:5:2:1000 ;將除油劑加熱升溫至85°C_90°C，放入金屬基片，攪拌除油10_15min后取出，然后在60°C去離子水中清洗基片，最后放入去離子水中靜置備用；活化劑按90%濃硫酸90%濃鹽酸去離子水=1:1:10比例配置，將活化劑加熱至70-75°C，放入己除油的基片，酸蝕3-5min后取出，并置于30°C去離子水中；
玻璃基片堿洗、酸洗步驟按濃氨水雙氧水去離子水=5:1:1配成堿性溶液，按90%濃鹽酸雙氧水去離子水=5:1:1配成酸性溶液；將玻璃基片在去離子水中超聲振蕩15-20min，然后在堿性溶液中超聲清洗15_20min，再在去離子水中超聲清洗15_20min，然后在酸性溶液中超聲清洗15-20min，之后在去離子水中超聲清洗15_20min，并置于30°C去離子水中；
溶膠步驟溶膠以1:6的比例稀釋于甲醇中，磁力攪拌IOmin ;緩慢添加高取代羥丙基纖維素(H-HPC)，溶膠高取代羥丙基纖維素=10:1，磁力攪拌2h，羥丙基纖維素完全溶解后，靜置備用；將預(yù)處理后的金屬基片和玻璃基片從去離子水中取出，80°C下干燥后各用；將基片浸潰于溶膠中，提拉涂膜，提拉速度為20mm/min，75°C - 80°C環(huán)境中鼓風(fēng)干燥15-20min，取出，反復(fù)提拉3次；以每分鐘IV的升溫速率升溫至500 V，保溫2h，退火時(shí)以每分鐘10°C退至常溫，制備出涂層樣品。本發(fā)明采用的高取代羥丙基纖維素(H-HPC)中，羥丙基含量為60-65%。實(shí)施例1。本發(fā)明一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法包括如下步驟
基片制備步驟采用四水醋酸錳、三水硝酸銅、九水硝酸鐵為金屬源，溶解于無水乙醇中，四水醋酸錳三水硝酸銅九水硝酸鐵無水乙醇= 2:2:1 :200，磁力攪拌IOmin至全部溶解，溶液顏色為深綠藍(lán)色；將溶液于65°C下恒溫磁力攪拌6h，濃縮至溶膠顏色變成濃綠色；
金屬基片除油活化處理步驟除油劑的配方為氫氧化鈉碳酸鈉磷酸鈉硅酸鈉鹽酸=OP乳化劑:去離子水=100:20:20:5:5:2:1000 ;將除油劑加熱升溫至85°C，放入金屬基片，攪拌除油IOmin后取出，然后在60°C去離子水中清洗基片，最后放入去離子水中靜置備用；活化劑按90%濃硫酸90%濃鹽酸去離子水=1:1:10比例配置，將活化劑加熱至70°C，放入己除油的基片，酸蝕3min后取出 ，并置于30°C去離子水中；
玻璃基片堿洗、酸洗步驟按濃氨水雙氧水去離子水=5:1:1配成堿性溶液，按90%濃鹽酸雙氧水去離子水=5:1:1配成酸性溶液；將玻璃基片在去離子水中超聲振蕩15min，然后在堿性溶液中超聲清洗15min，再在去離子水中超聲清洗15min，然后在酸性溶液中超聲清洗15min，之后在去離子水中超聲清洗15min，并置于30°C去離子水中；
溶膠步驟溶膠以1:6的比例稀釋于甲醇中，磁力攪拌IOmin ;緩慢添加高取代羥丙基纖維素(H-HPC)，溶膠高取代羥丙基纖維素=10:1，磁力攪拌2h，羥丙基纖維素完全溶解后，靜置備用；將預(yù)處理后的金屬基片和玻璃基片從去離子水中取出，80°C下干燥后各用；將基片浸潰于溶膠中，提拉涂膜，提拉速度為20mm/min，75°C環(huán)境中鼓風(fēng)干燥15_20min，取出，反復(fù)提拉3次；以每分鐘I°C的升溫速率升溫至500 °C，保溫2h，退火時(shí)以每分鐘10°C退至常溫，制備出涂層樣品。本發(fā)明采用的高取代羥丙基纖維素(H-HPC)中，羥丙基含量為60%。本發(fā)明方法中所用設(shè)備有電子天平，恒溫磁力攪拌器、電熱鼓風(fēng)干燥箱、箱式電阻爐、提拉涂膜機(jī)、高溫馬弗爐；
本發(fā)明方法金屬基片和玻璃基片處理中當(dāng)基片表面能夠形成連續(xù)水膜時(shí)，表明基片除油狀態(tài)良好。實(shí)施例2。本發(fā)明一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法包括如下步驟基片制備步驟采用四水醋酸錳、三水硝酸銅、九水硝酸鐵為金屬源，溶解于無水乙醇中，四水醋酸錳三水硝酸銅九水硝酸鐵無水乙醇= 2:2:1 :200，磁力攪拌IOmin至全部溶解，溶液顏色為深綠藍(lán)色；將溶液于70°C下恒溫磁力攪拌6h，濃縮至溶膠顏色變成濃綠色；
金屬基片除油活化處理步驟除油劑的配方為氫氧化鈉碳酸鈉磷酸鈉硅酸鈉鹽酸OP乳化劑去離子水=100:20:20:5:5:2:1000 ;將除油劑加熱升溫至87. 5°C，放入金屬基片，攪拌除油12. 5min后取出，然后在60°C去離子水中清洗基片，最后放入去離子水中靜置備用；活化劑按90%濃硫酸90%濃鹽酸去離子水=1:1:10比例配置，將活化劑加熱至72.5°C，放入己除油的基片，酸蝕4min后取出，并置于30°C去離子水中；
玻璃基片堿洗、酸洗步驟按濃氨水雙氧水去離子水=5:1:1配成堿性溶液，按90%濃鹽酸雙氧水去離子水=5:1:1配成酸性溶液；將玻璃基片在去離子水中超聲振蕩17. 5min，然后在堿性溶液中超聲清洗17. 5min，再在去離子水中超聲清洗17. 5min，然后在酸性溶液中超聲清洗17. 5min，之后在去離子水中超聲清洗17. 5min，并置于30°C去離子水中；
溶膠步驟溶膠以1:6的比例稀釋于甲醇中，磁力攪拌IOmin ;緩慢添加高取代羥丙基纖維素(H-HPC)，溶膠高取代羥丙基纖維素=10:1，磁力攪拌2h，羥丙基纖維素完全溶解后，靜置備用；將預(yù)處理后的金屬基片和玻璃基片從去離子水中取出，80°C下干燥后各用；將基片浸潰于溶膠中，提拉涂膜，提拉速度為20mm/min，7 8. 5°C環(huán)境中鼓風(fēng)干燥17. 5min,取出，反復(fù)提拉3次；以每分鐘TC的升溫速率升溫至500 °C，保溫2h，退火時(shí)以每分鐘10°C退至常溫，制備出涂層樣品。本發(fā)明采用的高取代羥丙基纖維素(H-HPC)中，羥丙基含量為62. 5%。本發(fā)明方法中所用設(shè)備有電子天平，恒溫磁力攪拌器、電熱鼓風(fēng)干燥箱、箱式電阻爐、提拉涂膜機(jī)、高溫馬弗爐；
本發(fā)明方法金屬基片和玻璃基片處理中當(dāng)基片表面能夠形成連續(xù)水膜時(shí)，表明基片除油狀態(tài)良好。實(shí)施例3。本發(fā)明一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法包括如下步驟
基片制備步驟采用四水醋酸錳、三水硝酸銅、九水硝酸鐵為金屬源，溶解于無水乙醇中，四水醋酸錳三水硝酸銅九水硝酸鐵無水乙醇= 2:2:1 :200，磁力攪拌IOmin至全部溶解，溶液顏色為深綠藍(lán)色；將溶液于75°C下恒溫磁力攪拌6h，濃縮至溶膠顏色變成濃綠色；
金屬基片除油活化處理步驟除油劑的配方為氫氧化鈉碳酸鈉磷酸鈉硅酸鈉鹽酸=OP乳化劑:去離子水=100:20:20:5:5:2:1000 ;將除油劑加熱升溫至90°C，放入金屬基片，攪拌除油15min后取出，然后在60°C去離子水中清洗基片，最后放入去離子水中靜置備用；活化劑按90%濃硫酸90%濃鹽酸去離子 水=1:1:10比例配置，將活化劑加熱至75°C，放入己除油的基片，酸蝕3-5min后取出，并置于30°C去離子水中；
玻璃基片堿洗、酸洗步驟按濃氨水雙氧水去離子水=5:1:1配成堿性溶液，按90%濃鹽酸雙氧水去離子水=5:1:1配成酸性溶液；將玻璃基片在去離子水中超聲振蕩20min，然后在堿性溶液中超聲清洗20min，再在去離子水中超聲清洗20min，然后在酸性溶液中超聲清洗20min，之后在去離子水中超聲清洗20min，并置于30°C去離子水中；
溶膠步驟溶膠以1:6的比例稀釋于甲醇中，磁力攪拌IOmin ;緩慢添加高取代羥丙基纖維素(H-HPC)，溶膠高取代羥丙基纖維素=10:1，磁力攪拌2h，羥丙基纖維素完全溶解后，靜置備用；將預(yù)處理后的金屬基片和玻璃基片從去離子水中取出，80°C下干燥后各用；將基片浸潰于溶膠中，提拉涂膜，提拉速度為20mm/min，80°C環(huán)境中鼓風(fēng)干燥20min，取出，反復(fù)提拉3次；以每分鐘I°C的升溫速率升溫至500 °C，保溫2h，退火時(shí)以每分鐘10°C退至常溫，制備出涂層樣品。本發(fā)明采用的高取代羥丙基纖維素(H-HPC)中，羥丙基含量為65%。本發(fā)明方法中所用設(shè)備有電子天平，恒溫磁力攪拌器、電熱鼓風(fēng)干燥箱、箱式電阻爐、提拉涂膜機(jī)、高溫馬弗爐；
本發(fā)明方法金屬基片和玻璃基片處理中當(dāng)基片表面能夠形成連續(xù)水膜時(shí)，表明基片除油狀態(tài)良 好。
權(quán)利要求
1.一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法，其特征特征在于所述的方法包括如下步驟基片制備步驟采用四水醋酸錳、三水硝酸銅、九水硝酸鐵為金屬源，溶解于無水乙醇中，四水醋酸錳三水硝酸銅九水硝酸鐵無水乙醇= 2:2:1 :200，磁力攪拌IOmin至全部溶解，溶液顏色為深綠藍(lán)色；將溶液于65°C _75°C下恒溫磁力攪拌6h，濃縮至溶膠顏色變成濃綠色；金屬基片除油活化處理步驟除油劑的配方為氫氧化鈉碳酸鈉磷酸鈉硅酸鈉鹽酸=OP乳化劑:去離子水=100:20:20:5:5:2:1000 ;將除油劑加熱升溫至85°C _90°C，放入金屬基片，攪拌除油10_15min后取出，然后在60°C去離子水中清洗基片，最后放入去離子水中靜置備用；活化劑按90%濃硫酸90%濃鹽酸去離子水=1:1:10比例配置，將活化劑加熱至70-75°C，放入己除油的基片，酸蝕3-5min后取出，并置于30°C去離子水中；玻璃基片堿洗、酸洗步驟按濃氨水雙氧水去離子水=5:1:1配成堿性溶液，按 90%濃鹽酸雙氧水去離子水=5:1:1配成酸性溶液；將玻璃基片在去離子水中超聲振蕩 15-20min，然后在堿性溶液中超聲清洗15_20min，再在去離子水中超聲清洗15_20min，然后在酸性溶液中超聲清洗15-20min，之后在去離子水中超聲清洗15_20min，并置于30°C去離子水中；溶膠步驟溶膠以1:6的比例稀釋于甲醇中，磁力攪拌IOmin ;緩慢添加高取代羥丙基纖維素(H-HPC)，溶膠高取代羥丙基纖維素=10:1，磁力攪拌2h，羥丙基纖維素完全溶解后，靜置備用；將預(yù)處理后的金屬基片和玻璃基片從去離子水中取出，80°C下干燥后各用；將基片浸潰于溶膠中，提拉涂膜，提拉速度為20mm/min，75°C - 80°C環(huán)境中鼓風(fēng)干燥 15-20min，取出，反復(fù)提拉3次；以每分鐘IV的升溫速率升溫至500 V，保溫2h，退火時(shí)以每分鐘10°C退至常溫，制備出涂層樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法，其特征在于采用的高取代羥丙基纖維素(H-HPC)中，羥丙基含量為60-65%。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽能光熱利用領(lǐng)域，尤其涉及一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法。本發(fā)明一種溶膠凝膠法制備中高溫太陽能選擇性吸收涂層的方法方法包括如下步驟基片制備步驟；金屬基片除油活化處理步驟；玻璃基片堿洗、酸洗步驟；溶膠步驟，制備出涂層樣品。本發(fā)明方法有如下有益效果本發(fā)明采用新的配方、新的工藝，繼承了溶膠凝膠法加工工藝簡(jiǎn)單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用本發(fā)明方法制備的涂層，抗熱震性能、錳銅鐵氧化物合金結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在900℃范圍內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化，吸收率可達(dá)到0.89以上，發(fā)射率0.053，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，具有高溫領(lǐng)域應(yīng)用良好潛力。
文檔編號(hào)C23C26/00GK103046048SQ20121058279
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者李濤, 郝勇, 張聰林, 郝婷婷 申請(qǐng)人:郝勇