Ni-Al2O3太阳光热转换吸收薄膜的制备.pdf

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1、第27卷第3期应用化学V01．27No．32010年3月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYMar．2010Ni·Al2o3太阳光热转换吸收薄膜的制备蒋家兴赵剑曦廖新焕姜蓉(福州大学化学化工学院应用化学系福州350108)摘要考察了铝基底表面处理、烧结温度、膜厚度对Ni—A1：O复合薄膜光吸收性能的影响。结果发现，针对所制备的溶胶，以机械抛光加H，PO4-CrO溶液处理铝表面，600℃烧结温度以及相对高的溶胶浓度(0．8mol／L且固定镍摩尔分数为80％)可以获得高吸收率的太阳光热转换吸

2、收薄膜。关键词Ni-A1O，薄膜，溶胶一凝胶法，铝基底表面处理，烧结温度，膜厚度中图分类号：O611．3文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)03-0358-05D0I：10．3724／SP．J．1095．2010．90239金属·陶瓷复合薄膜能够和金属基底(如Al基底)产生良好的光干涉，广泛用作太阳光热转换吸收薄膜¨。作为其中一种典型代表，Ni—Al20复合薄膜具有很高的太阳光选择性吸收效率[4卅。目前，常见的薄膜制备方法有物理气相沉积(真空蒸发、溅射镀膜和离子镀)、电化学沉积法(电镀和阳极氧化法

3、)等。电化学方法中使用了磷酸盐，氰化物等有害物质，环境污染严重。物理气相沉积方法虽然没有环境污染，但需要昂贵的设备以实现高真空度，增加了薄膜制备成本。溶胶．凝胶法是一种湿化学软模板制备技术，广泛应用于制备金属陶瓷复合材料，制备过程简单，设备要求低。Bostrom等。。已采用溶胶一凝胶法制备了太阳光吸收效率良好的Ni．A1O。金属陶瓷薄膜，但其使用了甲醇作为制备Ni(Ⅱ)一A1：O混合溶胶的溶剂。甲醇溶剂极性强，配方容易实现，但毒性大。本课题组¨开发了乙醇为溶剂的制备太阳光热转换吸收薄膜的Ni(1I)一A1O，混合溶

4、胶，本文报道金属基底处理、烧结温度及膜厚度等薄膜制备工艺对Ni—A1：O太阳光热转换吸收薄膜性能的影响。1实验部分1．1试剂和仪器H，PO．CrO，及Ni—A1O，混合溶胶配方所需试剂均为分析纯。KW-4A型匀胶机(北京理化技术研究院)；BM．12型透反两用正置金相显微镜(配摄像机，上海光学仪器五厂)；DV-111型程序控制流变仪(CP40转子，美国BROOKFIELD公司)；XpertProMPD型x射线衍射仪(CoKaradiation，荷兰Panalytical公司)；Quantum2000ScanningE

5、scaMicroprobe型光电子能谱仪(美国PhysicalElectronics公司)，A1Ka射线为激发源，hv=1486．6eV，电压15kV，功率35w，束斑直径200m，光电子出射角45。；Lambda900型紫外可见近红外分光光谱仪(美国PerkinElmer公司)，积分球直径150mm。1．2实验方法1．2．1铝片处理溶液配制HPO溶液：量取120mL质量分数为85％H，PO于烧杯中，加入1L蒸馏水。H，PO-CrO，溶液：称取35gCrO，和20mL质量分数为85％H。PO于烧杯中，加入1L蒸馏水

6、，搅拌溶解。1．2．2Ni(II)．A1O，混合溶胶的制备参考文献[11]方法，将4．08g异丙醇铝粉末加人100mL无水乙醇中，在7O℃下搅拌回流1h，加入与异丙醇铝摩尔比为1：1的螯合剂1530及5．18mLHC1,搅拌回流1h，得A1：O溶胶。将5．8gNi(NO3)2·6H：O及摩尔比为1：1的螯合剂1530混合后，加入100mL无2009-03．31收稿，2009-07—13修回福建省青年人才创新基金(2008F3058)资助项目通讯联系人：赵剑曦，男，教授；E—mait：jxzhao．colloid@f

7、zu．edu．an；研究方向：胶体与界面化学第3期蒋家兴等：Ni—A10太阳光热转换吸收薄膜的制备359水乙醇，搅拌1h，获得Ni(Ⅱ)溶胶。按照一定的比例将上述A1O溶胶和Ni(Ⅱ)溶胶混合得~lJNi(II)一A10，混合溶胶。1．2．3薄膜制备和表征将Ni(1／)．A1：O混合溶胶以旋转涂膜法，用匀胶机在处理后的铝片上制备薄膜，转速6000r／rain。所得薄膜在6O℃烘5rain后，置于管式炉中，在N气气氛下以5~C／min速率升温至设定温度，恒温1h，自然冷却至室温。采用装有积分球的紫外可见分光光谱仪测定

8、薄膜反射谱，测定范围300—2500nm。由于入射光不能透过铝片基底，不需要考虑透射情况，计算薄膜法向太阳能吸收率(ot)见下式：250o、l(1一R(A))，s(A)dA=——L—_—丽———————一—～(1)，JIs(A)dA300式中，，s(A)为大气质量为1．5时的太阳光谱辐照度，其定义参见国际标准ISO9845—1(1992)；(A)为薄膜对应波