CN104559941A - 纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法 - Google Patents

纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法 Download PDF

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胡彦伟
程珙
陈梅洁
朱嘉琦
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Abstract

本发明公开了一种纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其步骤如下：（1）将硝酸钠与硝酸钾熔盐混合并研磨，得到熔盐混合物；（2）将Al2O3纳米颗粒加入蒸馏水中，随后进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡，使纳米颗粒均匀分散，得到纳米颗粒悬浮液；（3）将熔盐混合物加入到纳米颗粒悬浮液中，先进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡，使混合物均匀分散，得到悬浮混合液；（4）将悬浮混合液倒入培养皿中，放入真空干燥箱干燥，得到纳米复合二元硝酸熔盐。发明在传统的硝酸熔盐内掺杂纳米颗粒，掺杂了纳米颗粒形成的纳米复合硝酸熔盐的比热容明显提高，而且制作方法简便，利于大规模应用。

Description

纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种硝酸熔盐材料的制备方法，尤其涉及一种纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法。
背景技术
在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能发电技术就是利用太阳能的一种方法。目前太阳能发电方式主要有两种：一种是太阳能光伏发电（PV），另一种是聚光太阳能发电（CPS）。相比于光伏发电，聚光太阳能的规模更大，成本更低，可控性好，因此发展潜力巨大。聚光太阳能发电依赖于除热设备中的储热材料。采用硝酸盐、磷酸盐、氯化盐等熔融盐作为储热材料能提高系统的工作温度，从而提高发电效率。但普通熔盐的比热容较低，对发电系统的性能和经济性都有影响。而在普通熔盐内掺杂纳米颗粒就能有效提高熔盐的比热容，从而提高发电设备储热能力，减小设备尺寸，提高发电设备的性能和经济性。
发明内容
为了改善现有的硝酸熔盐比热容低的情况，本发明提供了一种纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，在传统的硝酸熔盐内掺杂纳米颗粒，掺杂了纳米颗粒形成的纳米复合硝酸熔盐的比热容明显提高。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，具体实施步骤如下：
（1）将硝酸钠与硝酸钾熔盐按质量比3:2混合并研磨，得到熔盐混合物。
（2）将Al2O3纳米颗粒加入蒸馏水中，随后进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡120~200min，使纳米颗粒均匀分散，得到纳米颗粒悬浮液。
本步骤中，所述Al2O3纳米颗粒的直径为20nm。
本步骤中，所述Al2O3纳米颗粒与蒸馏水的添加比例为15~60：20~30mg/ml。
本步骤中，所述超声波功率为600W，超声震荡频率为40kHz。
（3）将熔盐混合物加入到纳米颗粒悬浮液中，先进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡150~200min，使混合物均匀分散，得到悬浮混合液，控制纳米颗粒的质量为熔盐混合物质量的0.1~2%。
本步骤中，所述超声波功率为600W，超声震荡频率为40kHz。
（4）将悬浮混合液倒入培养皿中，放入真空干燥箱，保持温度100~150℃，抽真空-0.07MPa；完全干燥后，得到纳米复合二元硝酸熔盐。
本发明具有如下优点：
（1）本发明所用的材料均是无毒的，常见的；
（2）本发明所获得的产品比热容相比于普通硝酸熔盐有明显提高；
（3）本发明制作方法简便，利于大规模应用。
附图说明
图1为制备纳米复合二元硝酸熔盐的工艺流程示意图；
图2为不同质量分数纳米复合二元硝酸熔盐的DSC测试曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一：如图1所示，本实施方式按照如下步骤制备纳米复合二元硝酸熔盐：
（1）将1.8g硝酸钠与1.2g硝酸钾熔盐混合并研磨，得到熔盐混合物；
（2）将质量为15mg、直径为20nm的Al2O3纳米颗粒加入30ml蒸馏水中，随后进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡200min，使纳米颗粒均匀分散，得到纳米颗粒悬浮液；
（3）将熔盐混合物加入纳米颗粒悬浮液中，先进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡200min，使混合物均匀分散，得到悬浮混合液，控制纳米颗粒的质量为熔盐混合物质量的0.5%；
（4）将悬浮混合液倒入培养皿中，放入真空干燥箱，保持温度110℃，真空度-0.07MPa；干燥7h后，得到纳米复合二元硝酸熔盐。
具体实施方式二：如图1所示，本实施方式按照如下步骤制备纳米复合二元硝酸熔盐：
（1）将1.8g硝酸钠与1.2g硝酸钾熔盐混合并研磨，得到熔盐混合物；
（2）将质量为30mg、直径为20nm的Al2O3纳米颗粒加入30ml蒸馏水中，随后进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡200min，使纳米颗粒均匀分散，得到纳米颗粒悬浮液；
（3）将熔盐混合物加入纳米颗粒悬浮液中，先进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡200min，使混合物均匀分散，得到悬浮混合液，控制纳米颗粒的质量为熔盐混合物质量的1%；
（4）将悬浮混合液倒入培养皿中，放入真空干燥箱，保持温度110℃，真空度-0.07MPa；干燥7h后，得到纳米复合二元硝酸熔盐。
由图2可以看出，当温升速率为20℃/min时，熔融状态下熔盐升温所需热流随Al2O3质量分数增加，说明其比热容增加。

Claims (10)

1.纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤如下：
（1）将硝酸钠与硝酸钾熔盐按质量比3:2混合并研磨，得到熔盐混合物；
（2）将Al2O3纳米颗粒加入蒸馏水中，随后进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡，使纳米颗粒均匀分散，得到纳米颗粒悬浮液；
（3）将熔盐混合物加入到纳米颗粒悬浮液中，先进行机械搅拌，然后置于超声震荡仪中进行超声波震荡，使混合物均匀分散，得到悬浮混合液，控制纳米颗粒的质量为熔盐混合物质量的0.1~2%；
（4）将悬浮混合液倒入培养皿中，放入真空干燥箱干燥，得到纳米复合二元硝酸熔盐。
2.根据权利要求1所述的纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中，Al2O3纳米颗粒的直径为20nm。
3.根据权利要求1所述的纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中，Al2O3纳米颗粒与蒸馏水的添加比例为15~60：20~30mg/ml。
4.根据权利要求1所述的纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中，超声波震荡时间为120~200min。
5.根据权利要求1所述的纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述步骤（2）和（3）中，超声波功率为600W，超声震荡频率为40kHz。
6.根据权利要求1所述的纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中，超声波震荡时间为150~200min。
7.根据权利要求1所述的纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述步骤（4）中，真空干燥温度为100~150℃。
8.根据权利要求1所述的纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述步骤（4）中，真空度为-0.07MPa。
9.根据权利要求1所述的纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述纳米颗粒的质量为熔盐混合物质量的0.5%。
10.根据权利要求1所述的纳米复合二元硝酸熔盐材料的制备方法，其特征在于所述纳米颗粒的质量为熔盐混合物质量的1%。
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