CN109631370A - 中高温太阳能吸收涂层及其制备方法 - Google Patents

中高温太阳能吸收涂层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109631370A
CN109631370A CN201811505187.5A CN201811505187A CN109631370A CN 109631370 A CN109631370 A CN 109631370A CN 201811505187 A CN201811505187 A CN 201811505187A CN 109631370 A CN109631370 A CN 109631370A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
sio
coating
colloidal sol
prepared
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811505187.5A
Other languages
English (en)
Inventor
单张飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BINZHOU YITAI SURFACE COATING TECHNIQUE Co Ltd
Original Assignee
BINZHOU YITAI SURFACE COATING TECHNIQUE Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BINZHOU YITAI SURFACE COATING TECHNIQUE Co Ltd filed Critical BINZHOU YITAI SURFACE COATING TECHNIQUE Co Ltd
Priority to CN201811505187.5A priority Critical patent/CN109631370A/zh
Publication of CN109631370A publication Critical patent/CN109631370A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Paints Or Removers (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种中高温太阳能吸收涂层，为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。高红外反射层以SiO2溶胶与金属铝为原料制备而成。吸收层以SiO2溶胶与CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。减反层由SiO2层组成或由内层为SiO2、外层为Al2O3的复合层组成。还提供了一种该涂层的制备方法，包括如下步骤：a.将SiO2溶胶与Al粉混合，涂覆于不锈钢基底上；b.将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于高红外反射层上；c.在吸收层上涂覆SiO2层或内层SiO2外层Al2O3复合层；d.将涂层进行退火处理。

Description

中高温太阳能吸收涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能吸收涂层，尤其涉及一种中高温太阳能吸收涂层。还涉及一种该涂层的制备方法。
背景技术
太阳能作为一种丰富的可再生能源，以独具的储量无限性，存在的普遍性，开发利用的清洁性，使其成为了各国竞相研究的热点。
光热转换技术是人类利用太阳能的重要方式之一。作为热发电太阳能集热(CSP)系统的关键组件，太阳能选择性吸收涂层(SSACs)的性质将直接影响能量转换效率。太阳能光谱选择性吸收涂层是一种具有对可见-近红外光高吸收、对红外光高反射的特种涂层，即它能有效地吸收太阳能，而受热后自身长波造成的热损失很小，广泛应用于太阳能光热转换领域，如太阳能热水器、太阳能发电等。
太阳能吸收涂层在自然环境中使用，受环境中温度、湿度、酸碱性等因素影响，使用条件较极端，一般需综合考虑涂层的吸收性能、耐候性能、生产、施工及维护成本等。现有的太阳能选择性吸收涂层制备方法技术主要有:涂料法、电化学法、离子镀、磁控溅射技术、热喷涂技术、化学法、气相沉积法等。精密的磁控溅射或离子镀技术等成本高，不适用于高温环境；热喷涂技术容易受到生产环境及设备因素的影响；电化学法，电镀法等生产过程中容易产生环境污染。将高选择性吸收颜料分散于无机或有机粘结剂中形成涂料，再进行刷涂或喷涂形成涂层，实验条件要求低，运输便利，操作简单，实施方便，便于实现大规模化生产。
具有光谱选择性吸收特性的原料，必须是一种复合材料，即由吸收太阳光辐射和反射红外光谱两部分组成。吸收辐射的实质，是物质粒子发生由低能级(一般为基态)向高能级(激发态)的跃迁。在太阳光谱区，波长在0.3-2.5μm的太阳辐射强度最大，对该光谱区的光量子吸收是关键，因此，涂层材料中只有存在与波长0.3-2.5μm光子的能量相对应的能级跃迁，才具有较好的选择吸收性。太阳能选择性吸收光谱涂层中所用的原料大部分是利用不同种类的元素进行复合，来吸收太阳光中能量集中分布的可见和近红外光的能量。在复合的金属氧化物中，不同的组分吸收不同波段的光谱，集中以后达到全部吸收的目的。
自然界中不存在完美的选择性吸收材料。所以，现有技术的单一结构涂层无法获得最佳的使用性能和转化效率，难以满足实际应用需求。
因此，如何才能制备出一种能在中高温大气环境下使用的选择性吸收涂层，是本领域迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在中高温大气环境下使用的太阳能选择性吸收涂层，以克服现有技术的缺陷。还提供一种该涂层的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的中高温太阳能吸收涂层，所述涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
所述高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
所述吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
所述减反层由SiO2层组成或由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
本发明提供的一种中高温太阳能吸收涂层的制备方法，包括如下步骤：
a.制备高红外反射层制备，将SiO2溶胶与Al粉混合，SiO2溶胶与Al粉的重量比为1:2-1:3，涂覆于不锈钢基底上，干燥；
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，SiO2溶胶与CoCu1.5Mn1.5O4的重量比为1:1-1:2，涂覆于制备好的高红外反射层上，干燥；
c.制备减反层，在吸收层上涂覆SiO2层或内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层干燥；
d.将涂层进行退火处理，即可。
所述高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末的制备是将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于马弗炉中进行焙烧，煅烧温度1000-1400℃时间2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4粉末。
所述SiO2溶胶的制备是先分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min；然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化5-7天得到SiO2溶胶。
所述Al2O3溶胶的制备是在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1:400，高速搅拌3-4h使其充分水解，调pH值为3-4，静置形成氧化铝溶胶。
所述b步骤，先将消泡剂、流平剂、润湿分散剂、防沉剂、硅烷偶联剂等助剂加入容器中搅匀，再向其中加入SiO2溶胶，搅匀，再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料，再放入到锥体磨中在200-300r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至10-20μm，用100-200目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
所述润湿分散剂为904s、OP-10、聚山梨酯-80中的一种或多种；润湿分散剂为吸收层涂料重量的2-3％；消泡剂、流平剂、防沉剂，硅烷偶联剂为吸收层涂料重量的2％。
本发明的中高温太阳能吸收涂层，由多层结构组成，从里而外为：抛光不锈钢基底，高红外反射层、吸收层以及减反层。其中高红外反射层和吸收层采用涂料法制备而成，以SiO2溶胶作为无机粘结剂，高红外反射层以金属铝或铜作为原料，吸收层以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料；所述的减反层由SiO2层组成，或由内层为SiO2层，外层为Al2O3层的复合层组成，其中SiO2层和Al2O3层由溶胶-凝胶法制备。
本发明的技术贡献和技术效果如下：
(1)本发明使用无机粘结剂SiO2溶胶，区别于传统涂料使用的有机粘结剂，提高了涂层的耐高温、耐老化、耐水性以及机械强度。
(2)以金属Al粉为颜料制备高红外反射层，可形成多层次排列、不同方向的“微镜”，阻止了基底受热后的长波辐射，提高系统的选择吸收性能。
(3)吸收层中加入了铜钴锰氧尖晶石颜料作为吸收剂，有合适的禁带宽度和高的本征吸收。同时其3d轨道在晶体场作用下，分裂成不同能量的能级，对可见光有较大的吸收，因此该涂料光热效率显著。且高温下Co、Cu、Mn热处理过程中形成尖晶石结构，在高温下成分不会变化，具有优良的热稳定性。
(4)从基底到减反层，SiO2的含量逐渐增加，SiO2的折射率相对较低，这使得整个多层结构在Si元素的渐变性下取得较好的折射率渐变性，这对整个多层结构涂层的光谱选择性能有很大的提升。
(5)整个涂层系统在SiO2溶胶的作用下具有良好的结合性，在提高光谱选择性的同时增强了耐热性能。
本发明的涂层和方法，完全克服了现有技术的缺陷，制备出的中高温大气环境下使用的太阳能选择性吸收涂层使用性能优良，转化效率高。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1
本发明的中高温太阳能吸收涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
减反层由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
制备方法如下：
a.制备高红外反射层制备，将16.7gSiO2溶胶与33.3gAl粉混合，涂覆于不锈钢基底上，100℃干燥120min。
SiO2溶胶制备：分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min。然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化7d得到SiO2溶胶，待用。
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于制备好的高红外反射层上，100℃干燥120min。
原料的制备：将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于1000℃马弗炉中焙烧2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4颜料。
将助剂消泡剂0.5g、流平剂0.5g、润湿分散剂(OP-10)0.5g，防沉剂0.5g，硅烷偶联剂0.5g加入容器中搅匀，再向其中加入25gSiO2溶胶，搅匀备用。
再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料25g，再放入到锥体磨中在200r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至10μm，用100目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
c.制备减反层，在吸收层上涂覆内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层100℃干燥120min。
Al2O3溶胶制备:以异丙醇铝为前驱体，在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1∶400，高速搅拌4h使其充分水解，调pH值为4，静置形成氧化铝溶胶。
d.将涂层进行退火处理，升温速度为2℃/min，热处理温度为500℃，热处理的时间为2h。
采用DV1型数字旋转式粘度仪测量涂料的粘度为100mpa·s。
使用厚度仪测得涂层的厚度为1.3μm，粗糙度仪测得粗糙度为0.87μm。
使用紫外-可见-近红外分光光度计测试涂层吸收率，傅里叶变换红外光谱仪测试发射率，并在500℃下保温50h来测试涂层的高温稳定性。
本实施例的测试结果见下表。
实施例2
本发明的中高温太阳能吸收涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
减反层由SiO2层组成。
制备方法如下：
a.制备高红外反射层制备，将12.5gSiO2溶胶与37.5gAl粉混合，涂覆于不锈钢基底上，100℃干燥120min。
SiO2溶胶制备：分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min。然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化5天得到SiO2溶胶，待用。
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于制备好的高红外反射层上，80℃干燥120min。
原料的制备：将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于1000℃马弗炉中焙烧2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4颜料。
将助剂消泡剂0.5g、流平剂0.5g、润湿分散剂(OP-10)0.5g，防沉剂0.5g，硅烷偶联剂0.5g加入容器中搅匀，再向其中加入25gSiO2溶胶，搅匀备用。
再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料25g，再放入到锥体磨中在300r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至20μm，用200目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
c.制备减反层，在吸收层上涂覆SiO2，将所得涂层80℃干燥120min。
d.将涂层进行退火处理，升温速度为2℃/min，热处理温度为500℃，热处理的时间为2h。
采用DV1型数字旋转式粘度仪测量涂料的粘度为123mpa·s。
使用厚度仪测得涂层的厚度为1.5μm，粗糙度仪测得粗糙度为1.06μm。
使用紫外-可见-近红外分光光度计测试涂层吸收率，傅里叶变换红外光谱仪测试发射率，并在500℃下保温50h来测试涂层的高温稳定性。
本实施例的测试结果见下表。
实施例3
本发明的中高温太阳能吸收涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
减反层由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
制备方法如下：
a.制备高红外反射层制备，将16.7gSiO2溶胶与33.3gAl粉混合，涂覆于不锈钢基底上，100℃干燥120min。
SiO2溶胶制备：分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min。然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化7d得到SiO2溶胶，待用。
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于制备好的高红外反射层上，100℃干燥120min。
原料的制备：将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于1000℃马弗炉中焙烧2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4颜料。
将助剂消泡剂0.5g、流平剂0.5g、润湿分散剂(OP-10)0.5g，防沉剂0.5g，硅烷偶联剂0.5g加入容器中搅匀，再向其中加入16.7gSiO2溶胶，搅匀备用。
再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料33.3g，再放入到锥体磨中在200r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至10μm，用100目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
c.制备减反层，在吸收层上涂覆内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层100℃干燥120min。
Al2O3溶胶制备:以异丙醇铝为前驱体，在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1∶400，高速搅拌3h使其充分水解，调pH值为3，静置形成氧化铝溶胶。
d.将涂层进行退火处理，升温速度为2℃/min，热处理温度为500℃，热处理的时间为2h。
采用DV1型数字旋转式粘度仪测量涂料的粘度为127mpa·s。
使用厚度仪测得涂层的厚度为1.9μm，粗糙度仪测得粗糙度为1.36μm。
使用紫外-可见-近红外分光光度计测试涂层吸收率，傅里叶变换红外光谱仪测试发射率，并在500℃下保温50h来测试涂层的高温稳定性。
本实施例的测试结果见下表。
实施例4
本发明的中高温太阳能吸收涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
减反层由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
制备方法如下：
a.制备高红外反射层制备，将12.5gSiO2溶胶与37.5gAl粉混合，涂覆于不锈钢基底上，90℃干燥120min。
SiO2溶胶制备：分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min。然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化7d得到SiO2溶胶，待用。
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于制备好的高红外反射层上，90℃干燥120min。
原料的制备：将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于1000℃马弗炉中焙烧2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4颜料。
将助剂消泡剂0.5g、流平剂0.5g、润湿分散剂(OP-10)0.5g，防沉剂0.5g，硅烷偶联剂0.5g加入容器中搅匀，再向其中加入16.7gSiO2溶胶，搅匀备用。
再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料33.3g，再放入到锥体磨中在250r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至15μm，用150目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
c.制备减反层，在吸收层上涂覆内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层90℃干燥120min。
Al2O3溶胶制备:以异丙醇铝为前驱体，在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1∶400，高速搅拌3h使其充分水解，调pH值为3，静置形成氧化铝溶胶。
d.将涂层进行退火处理，升温速度为2℃/min，热处理温度为500℃，热处理的时间为2h。
采用DV1型数字旋转式粘度仪测量涂料的粘度为146mpa·s。
使用厚度仪测得涂层的厚度为2.1μm，粗糙度仪测得粗糙度为1.53μm。
使用紫外-可见-近红外分光光度计测试涂层吸收率，傅里叶变换红外光谱仪测试发射率，并在500℃下保温50h来测试涂层的高温稳定性。
本实施例的测试结果见下表。
实施例5
本发明的中高温太阳能吸收涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
减反层由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
制备方法如下：
a.制备高红外反射层制备，将12.5gSiO2溶胶与37.5gAl粉混合，涂覆于不锈钢基底上，90℃干燥120min。
SiO2溶胶制备：分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min。然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化6d得到SiO2溶胶，待用。
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于制备好的高红外反射层上，90℃干燥120min。
原料的制备：将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于1200℃马弗炉中焙烧2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4颜料。
将助剂消泡剂0.5g、流平剂0.5g、润湿分散剂(OP-10)0.5g，防沉剂0.5g，硅烷偶联剂0.5g加入容器中搅匀，再向其中加入25gSiO2溶胶，搅匀备用。
再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料25g，再放入到锥体磨中在250r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至15μm，用150目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
c.制备减反层，在吸收层上涂覆内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层90℃干燥120min。
Al2O3溶胶制备:以异丙醇铝为前驱体，在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1∶400，高速搅拌3h使其充分水解，调pH值为3，静置形成氧化铝溶胶。
d.将涂层进行退火处理，升温速度为2℃/min，热处理温度为500℃，热处理的时间为2h。
采用DV1型数字旋转式粘度仪测量涂料的粘度为123mpa·s。
使用厚度仪测得涂层的厚度为1.5μm，粗糙度仪测得粗糙度为1.07μm。
使用紫外-可见-近红外分光光度计测试涂层吸收率，傅里叶变换红外光谱仪测试发射率，并在500℃下保温50h来测试涂层的高温稳定性。
本实施例的测试结果见下表。
实施例6
本发明的中高温太阳能吸收涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
减反层由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
制备方法如下：
a.制备高红外反射层制备，将12.5gSiO2溶胶与37.5gAl粉混合，涂覆于不锈钢基底上，90℃干燥120min。
SiO2溶胶制备：分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min。然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化6d得到SiO2溶胶，待用。
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于制备好的高红外反射层上，90℃干燥120min。
原料的制备：将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于1400℃马弗炉中焙烧2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4颜料。
将助剂消泡剂0.5g、流平剂0.5g、润湿分散剂(OP-10)0.5g，防沉剂0.5g，硅烷偶联剂0.5g加入容器中搅匀，再向其中加入25gSiO2溶胶，搅匀备用。
再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料25g，再放入到锥体磨中在250r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至15μm，用150目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
c.制备减反层，在吸收层上涂覆内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层90℃干燥120min。
Al2O3溶胶制备:以异丙醇铝为前驱体，在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1∶400，高速搅拌3h使其充分水解，调pH值为3，静置形成氧化铝溶胶。
d.将涂层进行退火处理，升温速度为2℃/min，热处理温度为500℃，热处理的时间为2h。
采用DV1型数字旋转式粘度仪测量涂料的粘度为122mpa·s。
使用厚度仪测得涂层的厚度为1.5μm，粗糙度仪测得粗糙度为1.07μm。
使用紫外-可见-近红外分光光度计测试涂层吸收率，傅里叶变换红外光谱仪测试发射率，并在500℃下保温50h来测试涂层的高温稳定性。
本实施例的测试结果见下表。
实施例7
本发明的中高温太阳能吸收涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
减反层由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
制备方法如下：
a.制备高红外反射层制备，将12.5gSiO2溶胶与37.5gAl粉混合，涂覆于不锈钢基底上，90℃干燥120min。
SiO2溶胶制备：分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min。然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化6d得到SiO2溶胶，待用。
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于制备好的高红外反射层上，90℃干燥120min。
原料的制备：将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于1400℃马弗炉中焙烧2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4颜料。
将助剂消泡剂0.5g、流平剂0.5g、润湿分散剂(OP-10)0.5g，防沉剂0.5g，硅烷偶联剂0.5g加入容器中搅匀，再向其中加入25gSiO2溶胶，搅匀备用。
再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料25g，再放入到锥体磨中在250r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至15μm，用150目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
c.制备减反层，在吸收层上涂覆内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层90℃干燥120min。
Al2O3溶胶制备:以异丙醇铝为前驱体，在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1∶400，高速搅拌3h使其充分水解，调pH值为3，静置形成氧化铝溶胶。
d.将涂层进行退火处理，升温速度为2℃/min，热处理温度为500℃，热处理的时间为2h。
采用DV1型数字旋转式粘度仪测量涂料的粘度为117mpa·s。
使用厚度仪测得涂层的厚度为1.3μm，粗糙度仪测得粗糙度为1.04μm。
使用紫外-可见-近红外分光光度计测试涂层吸收率，傅里叶变换红外光谱仪测试发射率，并在500℃下保温50h来测试涂层的高温稳定性。
本实施例的测试结果见下表。
实施例8
本发明的中高温太阳能吸收涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
减反层由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
制备方法如下：
a.制备高红外反射层制备，将12.5gSiO2溶胶与37.5gAl粉混合，涂覆于不锈钢基底上，90℃干燥120min。
SiO2溶胶制备：分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min。然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化6d得到SiO2溶胶，待用。
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于制备好的高红外反射层上，90℃干燥120min。
原料的制备：将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于1400℃马弗炉中焙烧2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4颜料。
将助剂消泡剂0.5g、流平剂0.5g、润湿分散剂(OP-10)0.5g，防沉剂0.5g，硅烷偶联剂0.5g加入容器中搅匀，再向其中加入25gSiO2溶胶，搅匀备用。
再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料25g，再放入到锥体磨中在250r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至15μm，用150目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
c.制备减反层，在吸收层上涂覆内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层90℃干燥120min。
Al2O3溶胶制备:以异丙醇铝为前驱体，在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1∶400，高速搅拌3h使其充分水解，调pH值为3，静置形成氧化铝溶胶。
d.将涂层进行退火处理，升温速度为2℃/min，热处理温度为500℃，热处理的时间为2h。
采用DV1型数字旋转式粘度仪测量涂料的粘度为118mpa·s。
使用厚度仪测得涂层的厚度为1.5μm，粗糙度仪测得粗糙度为1.07μm。
使用紫外-可见-近红外分光光度计测试涂层吸收率，傅里叶变换红外光谱仪测试发射率，并在500℃下保温50h来测试涂层的高温稳定性。
本实施例的测试结果见下表。
实施例9
本发明的中高温太阳能吸收涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
减反层由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
制备方法如下：
a.制备高红外反射层制备，将12.5gSiO2溶胶与37.5gAl粉混合，涂覆于不锈钢基底上，100℃干燥120min。
SiO2溶胶制备：分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min。然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化5d得到SiO2溶胶，待用。
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，涂覆于制备好的高红外反射层上，100℃干燥120min。
原料的制备：将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于1400℃马弗炉中焙烧2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4颜料。
将助剂消泡剂0.5g、流平剂0.5g、润湿分散剂(904s、OP-10、聚山梨酯-80等份)0.75g，防沉剂0.5g，硅烷偶联剂0.5g加入容器中搅匀，再向其中加入25gSiO2溶胶，搅匀备用。
再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料25g，再放入到锥体磨中在250r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至15μm，用150目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
c.制备减反层，在吸收层上涂覆内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层100℃干燥120min。
Al2O3溶胶制备:以异丙醇铝为前驱体，在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1∶400，高速搅拌4h使其充分水解，调pH值为4，静置形成氧化铝溶胶。
d.将涂层进行退火处理，升温速度为2℃/min，热处理温度为500℃，热处理的时间为2h。
采用DV1型数字旋转式粘度仪测量涂料的粘度为106mpa·s。
使用厚度仪测得涂层的厚度为1.2μm，粗糙度仪测得粗糙度为0.98μm。
使用紫外-可见-近红外分光光度计测试涂层吸收率，傅里叶变换红外光谱仪测试发射率，并在500℃下保温50h来测试涂层的高温稳定性。
本实施例的测试结果见下表。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中高温太阳能吸收涂层，其特征在于：所述涂层为制备于不锈钢基体上的多层结构涂层，即由高红外反射层、吸收层及减反层构成。
2.根据权利要求1所述涂层，其特征在于：所述高红外反射层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以金属铝作为原料制备而成。
3.根据权利要求1或2所述涂层，其特征在于：所述吸收层以SiO2溶胶作为无机粘结剂、以高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末为原料制备而成。
4.根据权利要求3所述涂层，其特征在于：所述减反层由SiO2层组成或由内层为SiO2层、外层为Al2O3层的复合层组成。
5.一种中高温太阳能吸收涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a.制备高红外反射层制备，将SiO2溶胶与Al粉混合，SiO2溶胶与Al粉的重量比为1:2-1:3，涂覆于不锈钢基底上，干燥；
b.制备吸收层，将SiO2溶胶与高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末混合，SiO2溶胶与CoCu1.5Mn1.5O4的重量比为1:1-1:2，涂覆于制备好的高红外反射层上，干燥；
c.制备减反层，在吸收层上涂覆SiO2层或内层SiO2外层Al2O3复合层，将所得涂层干燥；
d.将涂层进行退火处理，即可。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于：所述高选择性CoCu1.5Mn1.5O4粉末的制备是将原料粉CuO、Co2O3、MnO2进行球磨混合，将混合粉末置于马弗炉中进行焙烧，煅烧温度1000-1400℃时间2h，得到CoCu1.5Mn1.5O4粉末。
7.根据权利要求5所述方法，其特征在于：所述SiO2溶胶的制备是先分别配置A液：将0.1molTEOS与3.6mol无水乙醇混合室温下搅拌30min；B液：0.07mol氨水、0.2mol去离子水以及0.1mol无水乙醇混合搅拌30min；然后在30℃恒温水浴下，将B液逐滴加入A液中，搅拌反应4h，室温下陈化5-7天得到SiO2溶胶。
8.根据权利要求5所述方法，其特征在于：所述Al2O3溶胶的制备是在80℃去离子水中缓慢加入异丙醇铝，异丙醇铝和去离子水的摩尔比为1:400，高速搅拌3-4h使其充分水解，调pH值为3-4，静置形成氧化铝溶胶。
9.根据权利要求5所述方法，其特征在于：所述b步骤，先将消泡剂、流平剂、润湿分散剂、防沉剂、硅烷偶联剂等助剂加入容器中搅匀，再向其中加入SiO2溶胶，搅匀，再加入CoCu1.5Mn1.5O4原料，再放入到锥体磨中在200-300r/min的转速下搅拌4h，搅拌将细度分散至10-20μm，用100-200目丝网进行过筛，得吸收层涂料。
10.根据权利要求9所述方法，其特征在于：所述润湿分散剂为904s、OP-10、聚山梨酯-80中的一种或多种；润湿分散剂为吸收层涂料重量的2-3％；消泡剂、流平剂、防沉剂，硅烷偶联剂为吸收层涂料重量的2％。
CN201811505187.5A 2018-12-10 2018-12-10 中高温太阳能吸收涂层及其制备方法 Pending CN109631370A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811505187.5A CN109631370A (zh) 2018-12-10 2018-12-10 中高温太阳能吸收涂层及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811505187.5A CN109631370A (zh) 2018-12-10 2018-12-10 中高温太阳能吸收涂层及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109631370A true CN109631370A (zh) 2019-04-16

Family

ID=66072433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811505187.5A Pending CN109631370A (zh) 2018-12-10 2018-12-10 中高温太阳能吸收涂层及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109631370A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112443991A (zh) * 2019-08-28 2021-03-05 香港科技大学 基于溶液法加工的选择性太阳能吸收涂层及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102219492A (zh) * 2011-05-12 2011-10-19 官明智 一种红外辐射材料、高温红外涂料及其生产工艺
CN102353164A (zh) * 2011-08-25 2012-02-15 山东力诺新材料有限公司 一种高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN103388917A (zh) * 2013-07-10 2013-11-13 山东大学（威海） 一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN104005003A (zh) * 2014-05-28 2014-08-27 北京天瑞星光热技术有限公司 一种大气中耐高温、耐盐雾的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN204345956U (zh) * 2014-11-14 2015-05-20 中国建筑材料科学研究总院 一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层
WO2016069174A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-06 University Of Houston System Enhanced thermal stability on multi-metal filled cermet based spectrally selective solar absorbers
CN107270564A (zh) * 2016-04-07 2017-10-20 北京有色金属研究总院 一种太阳光热吸收涂层
CN107400848A (zh) * 2017-07-31 2017-11-28 武汉理工大学 一种多层结构的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN107523827A (zh) * 2017-08-17 2017-12-29 南京理工大学连云港研究院 一种中高温太阳选择性吸收复合涂层及其制备方法
CN108359375A (zh) * 2018-01-31 2018-08-03 武汉理工大学 一种中高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102219492A (zh) * 2011-05-12 2011-10-19 官明智 一种红外辐射材料、高温红外涂料及其生产工艺
CN102353164A (zh) * 2011-08-25 2012-02-15 山东力诺新材料有限公司 一种高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN103388917A (zh) * 2013-07-10 2013-11-13 山东大学（威海） 一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN104005003A (zh) * 2014-05-28 2014-08-27 北京天瑞星光热技术有限公司 一种大气中耐高温、耐盐雾的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
WO2016069174A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-06 University Of Houston System Enhanced thermal stability on multi-metal filled cermet based spectrally selective solar absorbers
CN204345956U (zh) * 2014-11-14 2015-05-20 中国建筑材料科学研究总院 一种吸收边连续可调的太阳光谱选择性吸收涂层
CN107270564A (zh) * 2016-04-07 2017-10-20 北京有色金属研究总院 一种太阳光热吸收涂层
CN107400848A (zh) * 2017-07-31 2017-11-28 武汉理工大学 一种多层结构的太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN107523827A (zh) * 2017-08-17 2017-12-29 南京理工大学连云港研究院 一种中高温太阳选择性吸收复合涂层及其制备方法
CN108359375A (zh) * 2018-01-31 2018-08-03 武汉理工大学 一种中高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
北京工业学院: "《北京工业学院学术报告论文集》", 30 September 1985, 北京工业学院出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112443991A (zh) * 2019-08-28 2021-03-05 香港科技大学 基于溶液法加工的选择性太阳能吸收涂层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105694629B (zh) 纳米透明隔热涂料及其制备方法
CN102286243B (zh) 以尖晶石型颜料为吸光剂制备太阳能选择性吸热涂料的方法
CN105860717B (zh) 彩色反射隔热涂料及其制备、施工方法
CN109468060B (zh) 一种高光谱选择性高温太阳能吸收涂料及其制备方法
CN105131741A (zh) 一种体吸收型太阳能选择性吸热涂料及其制备方法与应用
CN106830917A (zh) 钴铝尖晶石型蓝色纳米陶瓷颜料的合成及在制备太阳能吸光涂层中的应用
CN110156365B (zh) 一种反射隔热彩砂、制备方法及应用
CN106085224A (zh) 太阳能吸热涂料
CN114539861B (zh) 一种水性辐射制冷涂料及其制备方法
CN108359375A (zh) 一种中高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
CN110054987A (zh) 一种水性纳米绝热保温涂料
CN108948802A (zh) 一种透光性增强的自清洁涂层
CN109384257A (zh) 一种具有高近红外反射率的稀土颜料及其制备方法和用途
CN105419531A (zh) 一种超高阳光反射比涂料的制备方法
CN109631370A (zh) 中高温太阳能吸收涂层及其制备方法
CN104927791B (zh) 氧化石墨烯与ntc半导体粉体杂化太阳能吸热材料及制备方法
CN103694877B (zh) 纳米纤维太阳能能量高效吸收复合膜及其制备和喷涂方法
CN112646426A (zh) 一种淡黄色制冷涂料及其制备方法和应用
CN107177262A (zh) 一种纳米基体太阳能吸热涂层及其制备方法
CN103756559A (zh) 一种真空管太阳能吸热涂料
CN107384072B (zh) 基于钼酸铋复合物的红外反射隔热涂料及其制备方法
CN115772351A (zh) 一种被动辐射制冷材料、制备方法和用途
CN116004114A (zh) 一种光反射保温耐候涂层及其制备方法和应用
CN101767081A (zh) 金属-介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法
CN106433457A (zh) 一种含改性酪素‑明胶的太阳能吸热涂料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190416

RJ01 Rejection of invention patent application after publication