锑化锌纳米颗粒的制备与光热特性研究

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1、硕士学位论文锑化锌纳米颗粒的制备与光热特性研究SYNTHESISANDPHOTOTHERMALPROPERTIESOFZINCANTIMONIDENANOPARTICLES陈哲豪哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O469学校代码：10213国际图书分类号：538.9密级：公开理学硕士学位论文锑化锌纳米颗粒的制备与光热特性研究硕士研究生：陈哲豪导师：孙晔教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位：物理系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O469U.D.C:538.9DissertationfortheMaste

2、rDegreeinScienceSYNTHESISANDPHOTOTHERMALPROPERTIESOFZINCANTIMONIDENANOPARTICLESCandidate：ZhehaoChenSupervisor：Prof.YeSunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofPhysicsSpeciality：PhysicsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnolo

3、gy摘要摘要近年来，由于淡水资源短缺的加剧使得人们愈发关注海水淡化技术的发展。目前使用较多的有蒸汽压缩法、反渗透膜法、电渗析法、离子交换法和多级闪蒸法等。然而，这些方法需要消耗大量的常规能源，这也导致了能源的紧缺和污染的形成。因此，太阳能海水淡化这一环境友好并且可持续发展的技术受到了广泛的关注。受制于能量转换效率偏低等因素，太阳能海水淡化技术还无法做到产业化，并没有得到广泛的应用。为了减弱淡水资源短缺对人类生活造成的影响，寻求一种具有高光热转换效率的合适材料使太阳能海水淡化技术更加成熟并能快速获得大量淡水，这是广大研究人员努力的方向。在纳米材料科学领域，锑化锌纳米材料

4、是一种性能优良的窄带隙半导体材料。因其具有制备成本较低、性质较为稳定、生物毒性小、形貌和结构可控性强等优点，锑化锌纳米材料也受到了各方面学者的广泛关注。根据已发表的文献可知，锑化锌有着优良的热电性能，但是其光热性能却未有深入研究。因此，本文利用溶剂热法，通过控制实验参数，如化学原料的配比、反应的温度和时间等条件，制备出具有纳米结构的Zn4Sb3和ZnSb。制备完样品后，对不同的纳米颗粒分别进行相应的表征，结果表明实验中已经获得了高纯度的Zn4Sb3和ZnSb纳米颗粒，且其粒径大小约为70-150nm。接着，分别进行了相关光热性能的研究与测试：在808nm激光的照射下Z

5、n4Sb3纳米颗粒的光吸收达到了0.359，且其光热转换效率则高达32.90%；另外，ZnSb纳米颗粒的光吸收高达0.607，而其光热转换效率则达到了22.05%，并且两者都具有较好的光热稳定性。基于此，分别将两种纳米颗粒制备成均匀且致密的膜状结构并悬浮于去离子水的表面，模拟太阳光垂直照射，测试其太阳能海水淡化的效果。由实验数据可知，Zn4Sb3纳米膜的太阳能光热转换效率高达88.39%，而ZnSb纳米膜的太阳能光热转换效率则高达90.67%，且两者均具有很好的光热稳定性。根据实验结果可知，两种纳米颗粒均具有良好的光吸收性能、光热转换效率和光热稳定性，其中ZnSb的光

6、热性能略好于Zn4Sb3。本文对不同晶相的锑化锌纳米颗粒的制备、光热特性及其相关机理进行了深入研究，这一研究为锑化锌纳米颗粒制备的产业化和应用奠定了坚实的基础。关键词：纳米颗粒；光热特性；太阳能海水淡化；Zn4Sb3；ZnSb-Ⅰ-AbstractAbstractInrecentyears,peoplepaymoreattentiontothedevelopmentofdesalinationtechnologybecauseoftheincreasingshortageoffreshwaterresources.Atpresent,steamcompressionm

7、ethod,reverseosmosismembranemethod,electrodialysismethod,ionexchangemethodandfreezingmethodarewidelyused.However,thesemethodsrequirealargeamountofconventionalenergy,whichalsoleadstoenergyshortageandpollution.Therefore,theenvironment-friendlyandsustainabletechnologyofsolardesali