CN108168119B - 太阳能吸热膜层及其制备方法以及太阳能吸热板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能转换技术领域，具体涉及一种太阳能吸热膜层及其制备方法以及太阳能吸热板及其制备方法，该太阳能吸热膜层包括吸收层以及设置在吸收层上的减反自清洁层，减反自清洁层由掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶固化而成。该太阳能吸热膜层的制备方法包括：在吸收层上涂覆掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶，固化形成减反自清洁层。太阳能吸热板包括基材以及设置在基材表面的太阳能吸热膜层。该太阳能吸热板的制备方法包括：在基材表面上形成吸收层；在吸收层上形成减反自清洁层。通过在吸收层上设置由掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶固化而成的减反自清洁层，使得太阳能吸热膜层能够具有高吸收比，低发射比，同时还具备很好的抗污能力和耐候性。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能转换技术领域，具体而言，涉及一种太阳能吸热膜层及其制备方法以及太阳能吸热板及其制备方法。
背景技术
随着城镇化进程的加速，太阳能平板集热器以及太阳墙集热板与建筑的一体化的完美结合越来越收到消费者的青睐。太阳能吸收膜层作为平板集热和太阳墙集热板的核心部件，其性能直接影响着整个集热器的使用效果及寿命。目前市场上膜层主要有涂料膜层、电镀膜层及磁控溅射膜层。然而，目前市场上的涂料膜层普遍采用有机涂层，因为采用了普通的树脂材料做为膜层的粘结剂，因此会造成：1.膜层表面耐污、耐候性较差，出现膜层粉化及褪色现象，同时有机物在远红外区有明显的吸收峰，进而影响膜层的发射比；2.由于采用的是普通的黑色填料做为膜层的吸收体，因此膜层的选择性较差，进而导致膜层的热发射比很高。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种太阳能吸热膜层，其能够具有高吸收比，低发射比，同时还具备很好的抗污能力和耐候性。
本发明的第二个目的在于提供一种太阳能吸热膜层的制备方法，通过简单的工艺制备得到具有高吸收比，低发射比，同时还具备很好的抗污能力和耐候性的太阳能吸热膜层。
本发明的第三个目的在于提供一种太阳能吸热板，其对太阳光能够具有高吸收比，低发射比，同时还具备很好的抗污能力和耐候性。
本发明的第四个目的在于提供一种太阳能吸热板的制备方法，通过简单的工艺制备得到对太阳光具有高吸收比，低发射比，同时还具备很好的抗污能力和耐候性的太阳能吸热板。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供的一种太阳能吸热膜层，其包括吸收层以及设置在吸收层上的减反自清洁层，减反自清洁层由掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶固化而成。
本发明还涉及一种太阳能吸热膜层的制备方法，其包括：在吸收层上涂覆掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶，固化形成减反自清洁层。
本发明还提供了一种太阳能吸热板，其包括基材以及设置在基材表面上的上述太阳能吸热膜层。
本发明还涉及一种太阳能吸热板的制备方法，其包括：在基材表面上形成吸收层；在吸收层上形成由掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶固化而成的减反自清洁层。
通过在吸收层上设置由掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶固化而成的减反自清洁层，使得太阳能吸热膜层能够具有高吸收比，低发射比，同时还具备很好的抗污能力和耐候性。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施方式或实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施方式的太阳能吸热膜层及其制备方法以及太阳能吸热板及其制备方法进行具体说明。
本发明的一些实施方式提供的一种太阳能吸热膜层，其包括吸收层以及设置在吸收层上的减反自清洁层，减反自清洁层由掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶固化而成。
通过掺杂的二氧化硅对二氧化钛粒子能够起到包裹的作用，进而能够增强减反自清洁层的耐候性，并且二氧化硅还能够增强二氧化钛具有的减反自清洁效应，达到既提高了吸热膜层的吸收比，又降低了吸热膜层的发射比，同时具有一定的自清洁效果，使得该太阳能吸热膜层在保持其性能的情况下能够完全暴露在大气环境下使用。
根据一些实施方式，减反自清洁层中的二氧化硅和二氧化钛的摩尔比为4～6：1，举例而言，可以是4：1，或4.5：1，或5：1，或5.5：1，或6：1。
根据一些实施方式，减反自清洁层的厚度为285～375nm。
根据一些实施方式，吸收层由无机纳米陶瓷涂料形成，一些实施方式中，吸收层是由含有金属复合氧化物的无机纳米陶瓷涂料形成。通过无机纳米陶瓷材料形成的吸收层对太阳能光谱具有优异的选择吸收性和极低的发射比性能，并且耐高温性能好，抗老化。
根据一些实施方式，无机纳米陶瓷涂料包括成膜物、吸热体和第一溶剂。一些实施方式中，成膜物为无机纳米陶瓷树脂；吸热体为纳米金属复合氧化物；第一溶剂包括乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇，其中，乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇的体积比可以为1～3：1～3：1。一些实施方式中，成膜物、吸热体以及溶剂的质量比为4～5：5～6：8～10，通过上述比例混合而成的无机纳米陶瓷涂料，其纳米金属复合氧化物能够在无机纳米陶瓷树脂中均匀分布，并且该无机纳米陶瓷涂料能够具有很好的固化性能，并且选择成膜物为无机纳米陶瓷树脂，吸热体为纳米金属复合氧化物制备得到的无机吸收膜层能够具有很好的成膜表面，使得减反自清洁层能够很好地与吸收层结合在一起，增强其耐候性能。
本发明的一些实施方式还提供了一种太阳能吸热膜层，其包括钝化层、吸收层以及设置在吸收层上的减反自清洁层，减反自清洁层由掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶固化而成，吸收层设置于钝化层上。通过在基材的表面设置钝化层，再将吸收层设置在钝化层上，可以使得吸收层能够很好的与钝化层进行结合，其结合力比较强，进一步增强了太阳能吸热膜层的耐候性能。
本发明的一些实施方式还提供了上述太阳能吸热膜层的制备方法，其包括：在吸收层上涂覆掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶，固化形成减反自清洁层。
根据一些实施方式，在涂覆之前，将吸收层在250～300℃的的温度下烘烤3～5分钟。在该温度下进行烘烤后，溶胶能够更好地与吸收层表面进行结合在一起，使得减反自清洁层的性能更好。
根据一些实施方式，吸收层是通过将成膜物、吸热体和第一溶剂按重量比为4～5：5～6：8～10配制的无机纳米陶瓷涂料以辊涂或喷涂法制备得到。一些实施方式中，将成膜物、吸热体和第一溶剂混合后进行研磨4～5h，得到无机纳米陶瓷涂料。
一些实施方式中，成膜物为无机纳米陶瓷树脂，但不限于无机纳米陶瓷树脂。根据一些实施方式，吸热体为纳米金属复合氧化物，但不限于纳米金属复合氧化物。一些实施方式中，第一溶剂包括乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇，乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇的体积比可以为1～3：1～3：1。
根据一些实施方式，纳米金属复合氧化物为铜钴锰复合氧化物、铜锰镍复合氧化物、铜锰铬复合氧化物中的一种或者两种以上的组合。
根据一些实施方式，铜钴锰复合氧化物是通过以下步骤制备得到：
1.按照摩尔比为铜：锰：钴＝3～5：3～5：1～3称取三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，六水合硝酸钴，溶于去离子水中，并保证金属离子浓度为0.5～1.0mol/L。
2.按照摩尔比柠檬酸：金属离子＝1.5～3：1的比例添加柠檬酸，并搅拌1～2小时。
3.按照摩尔比柠檬酸：乙二醇200＝1.5～3：2～5的比例在搅拌状态滴入乙二醇200并持续搅拌1～2小时。
4.用氨水调节PH值为5～7之间。
5.将配置好的溶液放入70～80℃的水浴锅中加热，并持续搅拌直至溶液编为溶胶状态。
6.将溶胶放入高温干燥箱中以120～150℃进行烘干，直至溶胶变为干凝胶状态。
7.将干凝胶研磨为粉状，在空气环境下滴入适量乙醇做引燃剂并点燃，带粉体自蔓燃结束后，将粉体移入马弗炉中用650～750℃的高温下煅烧1～3h，得到尖晶石型铜钴锰纳米复合氧化物。
根据一些实施方式，铜锰镍复合氧化物的制备过程中，原料为：三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，六水合硝酸镍，摩尔比为铜：锰：镍＝3～5：3～5：1～3，其制备过程与铜钴锰复合氧化物的制备过程相同。
根据一些实施方式，铜锰铬复合氧化物的制备过程中，原料为：三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，九水合硝酸铬，摩尔比铜：锰：铬＝3～5：3～5：1～3，其制备过程与铜钴锰复合氧化物的制备过程相同。
根据一些实施方式，掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶由以下步骤制备得到：将钛酸丁酯、第二溶剂以及抑制剂按照重量比10～20：75～85：2～5配置成二氧化钛溶胶；调节二氧化钛溶胶的PH值后与稳定剂和硅酸盐混合，使得硅酸盐完全溶解，得到掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶；
根据一些实施方式，在涂覆掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶之前，将掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶液水浴加热到70～80℃，蒸发到原体积的75～80％。水浴加热目的为加快溶液向溶胶的转变过程。
根据一些实施方式，与稳定剂和硅酸盐混合之前，调节二氧化钛溶胶的PH值至8～9。
根据一些实施方式，将调节PH值后的二氧化钛溶胶先与稳定剂混合后，再在搅拌的状态下加入硅酸盐，更优选地，稳定剂为聚乙二醇，稳定剂与二氧化钛溶胶的体积比为1.5～2.5：98。一些实施方式中，硅酸盐为硅酸钠，硅酸钠的填加量为10～15g/L；一些实施方式中，第二溶剂包括去离子水和乙二醇，更优选地，去离子水与乙二醇的配比为2～3：7～8。一些实施方式中，抑制剂为乙二醇氨。
本发明的一些实施方式还提供了一种太阳能吸收膜的制备方法，其包括：
1.以钛酸丁酯为钛源，去离子水和乙二醇为溶剂，乙二醇氨为抑制剂，按照重量比10～20：75～85：2～5配置溶胶，其中去离子水与乙二醇配比为：2～3：7～8；将配置好的溶胶，用氨水调节PH值为8～9之间，然后以体积比为98：2的配比加入聚乙二醇200作为稳定剂，然后在搅拌状态下按10～15g/L的比例加入硅酸钠，直至硅酸钠完全溶解；再进行水浴加温到70～80度，蒸发到原体积的75～80％。
2.将已经制备有钝化层和吸收层的膜层经过250度～300度的高温烘烤3～5分钟后，将蒸发后的溶胶采用辊涂或者喷涂的方法在吸收层表面制备厚度为285nm～375nm减反自清洁层。
本发明的一些实施方式还涉及一种太阳能吸热板，其包括基材以及设置在基材表面上的上述的太阳能吸热膜层。
本发明的一些实施方式还涉及一种太阳能吸热板的制备方法，其包括：在基材表面上形成吸收层；在吸收层上形成由掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶固化而成的减反自清洁层。根据一些实施方式，在形成吸收层之前，先对基材的表面进行钝化，形成钝化层。
本发明的一些实施方式还涉及一种太阳能吸热板的制备方法，其包括：
1.将铝基材用脱脂剂清洗2～3分钟，去离子水喷淋1～2分钟，并在80～100℃的温度下烘干基材；将清洗后的基材用氟锆酸盐进行钝化处理，钝化层厚度50～100nm之间。
2.以成膜物为无机纳米陶瓷树脂，吸热体为铜钴锰复合氧化物、铜锰镍复合氧化物、铜锰铬复合氧化物中的一种或者两种以上以任意配比组成，溶剂为乙二醇单甲醚、乙醇、异丙醇组成的混合溶剂，按照成膜物与吸热体和溶剂的重量比为4～5：5～6：8～10进行混合研磨4～5h，得到无机纳米陶瓷涂料；将无机纳米陶瓷涂料采用辊涂或者喷涂方式在钝化层上继续制备具有太阳能光谱选择性吸热的吸收层，湿膜厚度为30～50微米；再在250～300℃高温进行高温烘烤3～5分钟以便固化，并保证固化后的干膜厚度为500～800nm。
3.以钛酸丁酯为钛源，去离子水和乙二醇为溶剂，乙二醇氨为抑制剂，按照重量比10～20：75～85：2～5配置溶胶，其中去离子水与乙二醇配比为：2～3：7～8；将配置好的溶胶，用氨水调节PH值为8～9之间，然后以体积比为98：2的配比加入聚乙二醇200作为稳定剂，然后在搅拌状态下按10～15g/L的比例加入硅酸钠，直至硅酸钠完全溶解；再进行水浴加温到70～80度，蒸发到原体积的75～80％。
4.将蒸发后的溶胶采用辊涂或者喷涂的方法在固化后的吸收层表面制备厚度为285nm～375nm减反自清洁层。
由上述可知，本发明的一些实施方式中，通过纳米金属复合氧化物特有的光谱选择行吸收特征结合无机纳米陶瓷树脂制备吸收层，再利用掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶制备减反自清洁膜层提高膜层的吸收比，降低膜层发射比，同时利用二氧化钛光触媒及超清水性改善膜层的抗污能力。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
将铝基材用脱脂剂清洗3分钟，去离子水喷淋2分钟，并在100℃的温度下烘干基材；将清洗后的基材用氟锆酸盐进行钝化处理，钝化层厚度为100nm。
以成膜物为无机纳米陶瓷树脂，吸热体为铜钴锰复合氧化物。溶剂为乙二醇单甲醚、乙醇、异丙醇组成的混合溶剂，按照成膜物与吸热体和溶剂的重量比为4：5：8进行混合研磨4h，得到无机纳米陶瓷涂料；将无机纳米陶瓷涂料采用喷涂方式在钝化层上继续制备具有太阳能光谱选择性吸热的吸收层，湿膜厚度为30微米；再在250℃高温下进行高温烘烤3分钟以便固化，固化后的干膜厚度为500nm。其中，铜钴锰复合氧化物由以下步骤制备得到：按照摩尔比为铜：锰：钴＝3：3：1称取三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，六水合硝酸钴，溶于去离子水中，并保证金属离子浓度为0.5mol/L；按照摩尔比柠檬酸：金属离子＝1.5：1的比例添加柠檬酸，并搅拌1小时；按照摩尔比柠檬酸：乙二醇200＝1.5：2的比例在搅拌状态滴入乙二醇200并持续搅拌1小时，再用氨水调节PH值为5。将配置好的溶液放入70度的水浴锅中加热，并持续搅拌直至溶液变为溶胶状态。将溶胶放入高温干燥箱中以120℃下进行烘干，直至溶胶变为干凝胶状态。将干凝胶研磨为粉状，在空气环境下滴入适量乙醇做引燃剂并点燃，待粉体自蔓燃结束后，将粉体移入马弗炉中用650℃的高温下煅烧1～3h。乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇的体积比为1：1：1。
以钛酸丁酯为钛源，去离子水和乙二醇为溶剂，乙二醇氨为抑制剂，按照重量比10：75：2配置溶胶，其中去离子水与乙二醇配比为2：7；将配置好的溶胶，用氨水调节PH值为8，然后以体积比为98：2的配比加入聚乙二醇200作为稳定剂，然后在搅拌状态下按10g/L的比例加入硅酸钠，直至硅酸钠完全溶解；再进行水浴加温到70℃，蒸发到原体积的75～80％。
将蒸发后的溶胶采用辊涂或者喷涂的方法在固化后的吸收层表面制备厚度为285nm的减反自清洁层。
实施例2
将铝基材用脱脂剂清洗2分钟，去离子水喷淋1分钟，并在80℃的温度下烘干基材；将清洗后的基材用氟锆酸盐进行钝化处理，钝化层厚度50nm之间。
以成膜物为无机纳米陶瓷树脂，吸热体为铜锰镍复合氧化物，溶剂为乙二醇单甲醚、乙醇、异丙醇组成的混合溶剂，按照成膜物与吸热体和溶剂的重量比为5：6：10进行混合研磨5h，得到无机纳米陶瓷涂料；将无机纳米陶瓷涂料采用辊涂方式在钝化层上继续制备具有太阳能光谱选择性吸热的吸收层，湿膜厚度为50微米；再在300℃高温进行高温烘烤3分钟以便固化，并保证固化后的干膜厚度为800nm。其中，铜钴镍复合氧化物由以下步骤制备得到：按照摩尔比为铜：锰：钴＝5：5：1称取三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，六水合硝酸镍，溶于去离子水中，并保证金属离子浓度为1.0mol/L；按照摩尔比柠檬酸：金属离子＝3：1的比例添加柠檬酸，并搅拌2小时；按照摩尔比柠檬酸：乙二醇200＝3：5的比例在搅拌状态滴入乙二醇200并持续搅拌2小时，再用氨水调节PH值为7。将配置好的溶液放入80℃的水浴锅中加热，并持续搅拌直至溶液变为溶胶状态。将溶胶放入高温干燥箱中以150℃进行烘干，直至溶胶变为干凝胶状态。将干凝胶研磨为粉状，在空气环境下滴入适量乙醇做引燃剂并点燃，待粉体自蔓燃结束后，将粉体移入马弗炉中用750℃的高温煅烧3h。乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇的体积比为3：3：1。
以钛酸丁酯为钛源，去离子水和乙二醇为溶剂，乙二醇氨为抑制剂，按照重量比20：85：5配置溶胶，其中去离子水与乙二醇配比为3：8；将配置好的溶胶，用氨水调节PH值为9，然后以体积比为98：2的配比加入聚乙二醇200作为稳定剂，然后在搅拌状态下按15g/L的比例加入硅酸钠，直至硅酸钠完全溶解；再进行水浴加温到80℃，蒸发到原体积的80％。
将蒸发后的溶胶采用辊涂或者喷涂的方法在固化后的吸收层表面制备厚度为375nm减反自清洁层。
实施例3
将铝基材用脱脂剂清洗2.5分钟，去离子水喷淋1.5分钟，并在90℃的温度下烘干基材；将清洗后的基材用氟锆酸盐进行钝化处理，钝化层厚度为80nm。
以成膜物为无机纳米陶瓷树脂，吸热体为铜锰铬复合氧化物，溶剂为乙二醇单甲醚、乙醇、异丙醇组成的混合溶剂，按照成膜物与吸热体和溶剂的重量比为4.5：5.5：9进行混合研磨4.5h，得到无机纳米陶瓷涂料；将无机纳米陶瓷涂料采用喷涂方式在钝化层上继续制备具有太阳能光谱选择性吸热的吸收层，湿膜厚度为40微米；再在280℃高温进行高温烘烤3～5分钟以便固化，并保证固化后的干膜厚度为650nm。其中，铜锰铬复合氧化物由以下步骤制备得到：按照摩尔比为铜：锰：铬＝4：4：2称取三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，六水合硝酸铬，溶于去离子水中，并保证金属离子浓度为0.8mol/L；按照摩尔比柠檬酸：金属离子＝2：1的比例添加柠檬酸，并搅拌1.5小时；按照摩尔比柠檬酸：乙二醇200＝2：3的比例在搅拌状态滴入乙二醇200并持续搅拌1.5小时，再用氨水调节PH值为6。将配置好的溶液放入75℃度的水浴锅中加热，并持续搅拌直至溶液变为溶胶状态。将溶胶放入高温干燥箱中以135℃进行烘干，直至溶胶变为干凝胶状态。将干凝胶研磨为粉状，在空气环境下滴入适量乙醇做引燃剂并点燃，待粉体自蔓燃结束后，将粉体移入马弗炉中用700℃的高温煅烧2h。乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇的体积比为2：2：1。
以钛酸丁酯为钛源，去离子水和乙二醇为溶剂，乙二醇氨为抑制剂，按照重量比15：80：3配置溶胶，其中去离子水与乙二醇配比为2.5：7.5；将配置好的溶胶，用氨水调节PH值为9，然后以体积比为98：2的配比加入聚乙二醇200作为稳定剂，然后在搅拌状态下按13g/L的比例加入硅酸钠，直至硅酸钠完全溶解；再进行水浴加温到75℃，蒸发到原体积的78％。
将蒸发后的溶胶采用辊涂或者喷涂的方法在固化后的吸收层表面制备厚度为315nm减反自清洁层。
实施例4
将铝基材用脱脂剂清洗2分钟，去离子水喷淋2分钟，并在85℃的温度下烘干基材；将清洗后的基材用氟锆酸盐进行钝化处理，钝化层厚度60nm之间。
以成膜物为无机纳米陶瓷树脂，吸热体为铜钴锰复合氧化物和铜锰镍复合氧化物按质量比1：1混合的混合物，溶剂为乙二醇单甲醚、乙醇、异丙醇组成的混合溶剂，按照成膜物与吸热体和溶剂的重量比为4：6：10进行混合研磨5h，得到无机纳米陶瓷涂料；将无机纳米陶瓷涂料采用辊涂或者喷涂方式在钝化层上继续制备具有太阳能光谱选择性吸热的吸收层，湿膜厚度为35微米；再在260℃高温进行高温烘烤5分钟以便固化，并保证固化后的干膜厚度为600nm。其中，铜钴锰复合氧化物由以下步骤制备得到：按照摩尔比为铜：锰：钴＝3：5：2称取三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，六水合硝酸钴，溶于去离子水中，并保证金属离子浓度为0.6mol/L；按照摩尔比柠檬酸：金属离子＝2.5：1的比例添加柠檬酸，并搅拌2小时；按照摩尔比柠檬酸：乙二醇200＝2.5：4的比例在搅拌状态滴入乙二醇200并持续搅拌1小时，再用氨水调节PH值为6。将配置好的溶液放入75℃的水浴锅中加热，并持续搅拌直至溶液变为溶胶状态。将溶胶放入高温干燥箱中以140℃进行烘干，直至溶胶变为干凝胶状态。将干凝胶研磨为粉状，在空气环境下滴入适量乙醇做引燃剂并点燃，待粉体自蔓燃结束后，将粉体移入马弗炉中用680℃的高温煅烧1～3h。铜锰镍复合氧化物的制备方法参照铜钴锰复合氧化物的制备方法，其不同仅在于原料为三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，六水合硝酸镍，摩尔比为铜：锰：镍＝4：4：3。乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇的体积比为2：1：1。
以钛酸丁酯为钛源，去离子水和乙二醇为溶剂，乙二醇氨为抑制剂，按照重量比13：75：5配置溶胶，其中去离子水与乙二醇配比为3：7；将配置好的溶胶，用氨水调节PH值为8，然后以体积比为98：2的配比加入聚乙二醇200作为稳定剂，然后在搅拌状态下按11g/L的比例加入硅酸钠，直至硅酸钠完全溶解；再进行水浴加温到72℃，蒸发到原体积的76％。
将蒸发后的溶胶采用辊涂或者喷涂的方法在固化后的吸收层表面制备厚度为310nm的减反自清洁层。
实施例5
将铝基材用脱脂剂清洗3分钟，去离子水喷淋1分钟，并在95℃的温度下烘干基材；将清洗后的基材用氟锆酸盐进行钝化处理，钝化层厚度为90nm。
以成膜物为无机纳米陶瓷树脂，吸热体为铜钴锰复合氧化物和铜锰铬复合氧化物按1：2的质量比混合的混合物，溶剂为乙二醇单甲醚、乙醇、异丙醇组成的混合溶剂，按照成膜物与吸热体和溶剂的重量比为5：5：10进行混合研磨4h，得到无机纳米陶瓷涂料；将无机纳米陶瓷涂料采用辊涂或者喷涂方式在钝化层上继续制备具有太阳能光谱选择性吸热的吸收层，湿膜厚度为45微米；再在295℃高温进行高温烘烤4分钟以便固化，固化后的干膜厚度为750nm。其中，铜钴锰复合氧化物由以下步骤制备得到：按照摩尔比为铜：锰：钴＝5：3：3称取三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，六水合硝酸钴，溶于去离子水中，并保证金属离子浓度为0.8mol/L；按照摩尔比柠檬酸：金属离子＝3：1的比例添加柠檬酸，并搅拌2小时；按照摩尔比柠檬酸：乙二醇200＝3：2的比例在搅拌状态滴入乙二醇200并持续搅拌1小时，再用氨水调节PH值为5。将配置好的溶液放入80℃的水浴锅中加热，并持续搅拌直至溶液变为溶胶状态。将溶胶放入高温干燥箱中以120℃进行烘干，直至溶胶变为干凝胶状态。将干凝胶研磨为粉状，在空气环境下滴入适量乙醇做引燃剂并点燃，待粉体自蔓燃结束后，将粉体移入马弗炉中用750℃的高温煅烧3h。铜锰铬复合氧化物的制备方法参照铜钴锰复合氧化物的制备方法，其不同仅在于原料为三水合硝酸铜，六水合硝酸锰，六水合硝酸镍，摩尔比为铜：锰：铬＝4：4：3。乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇的体积比为1：2：1。
以钛酸丁酯为钛源，去离子水和乙二醇为溶剂，乙二醇氨为抑制剂，按照重量比20：75：2配置溶胶，其中去离子水与乙二醇配比为3：7；将配置好的溶胶，用氨水调节PH值为8，然后以体积比为98：2的配比加入聚乙二醇200作为稳定剂，然后在搅拌状态下按14g/L的比例加入硅酸钠，直至硅酸钠完全溶解；再进行水浴加温到78℃，蒸发到原体积的79％。
将蒸发后的溶胶采用辊涂或者喷涂的方法在固化后的吸收层表面制备厚度为350nm的减反自清洁层。
试验例
将实施例1-5得到的太阳能吸热板依据依据GB/T26974-2011《平板型太阳能集热器吸热体技术要求》进行检测，吸收比检测设备为岛津-UV-3600，发射比检测设备为YT/TIR100-2。检测结果如表1所示。
表1
| 组别 | 吸收比 | 发射比 |
| 实施例1 | 92％ | 1.8％ |
| 实施例2 | 93.2％ | 1.6％ |
| 实施例3 | 92.5％ | 1.7％ |
| 实施例4 | 93.5％ | 1.6％ |
| 实施例5 | 93.1％ | 1.8％ |
从表1可以看出，本发明的实施例得到的太阳能吸热板具有较高的吸收比，吸收比达到92％以上，发射比达到1.8％以下。
综上所述，本发明的一些实施方式中，首先在基材表面制备了钝化层，提高了膜层的耐腐蚀性能，成膜物选择无机纳米陶瓷树脂，吸热体选择纳米金属复合氧化物制备的无机吸收膜层，从而为后期的减反自清洁膜层的制备提供了良好的成膜表面，同时为了增强减反层的耐候性，在二氧化钛溶胶中引入二氧化硅，形成二氧化硅包裹二氧化钛型粒子，以这种方式增强膜层耐候性，同时利用二氧化钛的减反自清洁效应，既提高了膜层吸收比，降低了膜层发射比，同时膜层也具有了一定的自清洁效果，可以使膜层在完全暴露在大气环境下使用。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种太阳能吸热膜层的制备方法，其特征在于，其包括：在吸收层上涂覆掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶，固化形成减反自清洁层，所述掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶由以下步骤制备得到：将钛酸丁酯、第二溶剂以及抑制剂按照重量比10～20：75～85：2～5配置成二氧化钛溶胶，所述第二溶剂包括去离子水和乙二醇，所述去离子水与乙二醇的配比为2～3：7～8；抑制剂为乙二醇氨，调节所述二氧化钛溶胶的PH值至8～9，将调节PH值后的所述二氧化钛溶胶先与稳定剂混合后，再在搅拌的状态下加入硅酸盐，所述稳定剂为聚乙二醇，所述稳定剂与所述二氧化钛溶胶的体积比为1.5～2.5：98，所述硅酸盐为硅酸钠，所述硅酸钠的添加量为10～15g/L，使得所述硅酸盐完全溶解，得到所述掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶。
2.根据权利要求1所述的太阳能吸热膜层的制备方法，其特征在于，在涂覆之前，将所述吸收层在250～300℃的温度下烘烤3～5分钟。
3.根据权利要求1所述的太阳能吸热膜层的制备方法，其特征在于，所述吸收层是通过将成膜物、吸热体和第一溶剂按重量比为4～5：5～6：8～10配制的无机纳米陶瓷涂料以辊涂或喷涂法制备得到，所述成膜物为无机纳米陶瓷树脂，所述吸热体为纳米金属复合氧化物，所述第一溶剂包括乙二醇单甲醚、乙醇和异丙醇。
4.根据权利要求1所述的太阳能吸热膜层的制备方法，其特征在于，在涂覆所述掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶之前，将所述掺杂有二氧化硅的二氧化钛溶胶水浴加热到70～80℃，蒸发到原体积的75～80％。
5.一种太阳能吸热板的制备方法，其特征在于，其包括：
采用如权利要求1～4任意一项所述的太阳能吸热膜层的制备方法在基材表面上形成太阳能吸热膜层。
6.根据权利要求5所述的太阳能吸热板的制备方法，其特征在于，在形成所述太阳能吸热膜层之前，先对所述基材的表面进行钝化，形成钝化层。
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