CN115851005A - 一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法 - Google Patents
一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115851005A CN115851005A CN202211538839.1A CN202211538839A CN115851005A CN 115851005 A CN115851005 A CN 115851005A CN 202211538839 A CN202211538839 A CN 202211538839A CN 115851005 A CN115851005 A CN 115851005A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrosol
- tio
- sol
- sio
- zro
- 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
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 12
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 3
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 5
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- JLGNHOJUQFHYEZ-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(3,3,3-trifluoropropyl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCC(F)(F)F JLGNHOJUQFHYEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法，包括TiO2水溶胶制备：用蒸馏水将TiCl4溶解配成浓度，然后滴加氨水，水浴中加热回流得到TiO2水溶胶；同样方法以SnCl4、ZrOCl2为原料制得SnO2水溶胶和ZrO2水溶胶；用无水乙醇将正硅酸乙酯溶解溶液，然后向溶液中滴加氨水搅拌后得到SiO2溶胶；将TiO2水溶胶、SnO2水溶胶和ZrO2水溶胶按照比例分别加入到SiO2乙醇溶胶中。本发明属于纳米材料技术领域，具体是提供了一种简单可行，制备快速，成本低廉且环境友好，超亲水性、自清洁功能、耐久性、耐摩擦和快干性，污染物或灰尘能够自动脱落或被降解的一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，具体是指一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法。
背景技术
自清洁表面是指表面的污染物或灰尘在重力或雨水、风力等外力作用下能够自动脱落或被降解的一种表面，是基于超亲水的自清洁原理。
现有制备超疏水材料表面的方法，大多存在化学试剂材料价格昂贵(如使用的三氟丙基三甲氧基硅烷，1H，1H，2H，2H-全氟辛基硅烷等氟硅烷)，且耗时较长；还有的通过化学反应等方法制备微纳分级结构，使用氢氟酸、硝酸、各种有机溶剂等进行反应，有一定的毒性、危险性，对环境也有一定程度的污染，不利于工业生产。另外就是稳定性问题，通过化学反应等方法制备的超疏水表面往往表面机械性能较差、持久性差，使这种表面在许多场合的应用受到限制，表面的微结构受冲击、摩擦等机械作用或因加工受机械作用容易遭到破坏，导致超琉水性自清洁性的丧失的缺点。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种简单可行，制备快速，成本低廉且环境友好，超亲水性、自清洁功能、耐久性、耐摩擦和快干性，污染物或灰尘能够自动脱落或被降解的一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法。
本发明采取的技术方案如下：本发明一种光伏板自清洁核心纳米材料，包括由TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶构成；且所述TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶的混合溶胶涂层材料中：钛、锡、锆、硅原子比为1：(0.8-1)：(0.1-0.3)：(1-2)；
作为优选方案，所述自清洁核心纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)TiO2水溶胶制备：用蒸馏水将TiCl4溶解配成浓度5～20mol/mL的溶液，然后向溶液中滴加氨水，调节pH至8后过滤，所得溶液产生沉淀，沉淀完全后，将得到的白色沉淀物用去离子水洗涤抽滤，以除去大部分的Na+和Cl－，将所得物质用酸调节，于30～60℃水浴中加热回流，得到TiO2水溶胶；
(2)SnO2水溶胶与ZrO2水溶胶制备：用与步骤(1)相同的方法分别以SnCl4、ZrOCl2为原料制得SnO2水溶胶和ZrO2水溶胶；
(3)SiO2溶胶制备：用无水乙醇将正硅酸乙酯溶解配成浓度1～10mol/mL的溶液，然后向溶液中滴加氨水调节pH至9～10；再将溶液室温搅拌1～2小时，得到SiO2溶胶；
(4)将TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶按照1：(0.8-1)：(0.1-0.3)：(1-2)的比例进行混合，并密封3-4小时，得到混合溶胶涂层材料。
优选的，该纳米TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶复合材料中TiO2水溶胶和SiO2溶胶由无定型SiO2纳米颗粒与锐钛矿型TiO2复合而成。
优选的，将TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶复合材料使用高精密滚涂机滚涂至提供的透明基底上，形成涂层，涂层厚度为90-800nm。
优选的，所述透明基座优选为玻璃。
优选的，将涂覆纳米SiO2、TiO2、SnO2和ZrO2复合材料的透明基底放置于60～80℃的烘箱内烘30～60分钟直至烘干，从而获得涂覆于透明基底表面的基于纳米SiO2、TiO2、SnO2和ZrO2复合材料的自清洁减反射涂层。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案一种光伏板自清洁核心纳米材料制备及方法，该涂层具有超亲水特性，水接触角在5～10°之间；该涂层的平均厚度在100～900nm的范围内；该涂层具有减反射性能，对于波长为550～620nm的入射光，可将透明基底的光透过率增加1.2～2.3％，ZrO2的加入起着加强涂层耐磨的作用，污染物或灰尘能够自动脱落或被降解。
附图说明
图1为光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法中纳米涂层的防尘效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法，包括步骤如下：
(1)TiO2水溶胶制备：用蒸馏水将TiCl4溶解配成浓度5～20mol/mL的溶液，然后向溶液中滴加氨水，调节pH至8后过滤，所得溶液产生沉淀，沉淀完全后，将得到的白色沉淀物用去离子水洗涤抽滤，以除去大部分的Na+和Cl－，将所得物质用酸调节，于30～60℃水浴中加热回流，得到TiO2水溶胶；
(2)SnO2水溶胶与ZrO2水溶胶制备：用与步骤(1)相同的方法分别以SnCl4、ZrOCl2为原料制得SnO2水溶胶和ZrO2水溶胶；
(3)SiO2溶胶制备：用无水乙醇将正硅酸乙酯溶解配成浓度1～10mol/mL的溶液，然后向溶液中滴加氨水调节pH至9～10；再将溶液室温搅拌1～2小时，得到SiO2溶胶；
(4)将TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶按照1：(0.8-1)：(0.1-0.3)：(1-2)的比例进行混合，并密封3-4小时，得到混合溶胶涂层材料。
优选的，该纳米TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶复合材料中TiO2水溶胶和SiO2溶胶由无定型SiO2纳米颗粒与锐钛矿型TiO2复合而成。
优选的，将TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶复合材料使用高精密滚涂机滚涂至提供的透明基底上形成涂层，其中，所述透明基座优选为光伏板中的玻璃层，涂层厚度为90-800nm。
优选的，将涂覆纳米SiO2、TiO2、SnO2和ZrO2复合材料的透明基底放置于60～80℃的烘箱内烘30～60分钟直至烘干，从而获得涂覆于透明基底表面的基于纳米SiO2、TiO2、SnO2和ZrO2复合材料的自清洁减反射涂层。
该自清洁减反射涂层具有超亲水特性，水接触角在5～10°之间；该涂层的平均厚度在100～900nm的范围内；且具有减反射性能，对于波长为550～620nm的入射光，可将透明基底的光透过率增加1.2～2.3％，ZrO2的加入起着加强涂层耐磨的作用，污染物或灰尘能够自动脱落或被降解，从而起到自清洁的效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法，其特征在于，
所述自清洁核心纳米材料由TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶构成；且所述TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶的混合溶胶涂层材料中：钛、锡、锆、硅原子比为1：1：0.2：2；
所述自清洁核心纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)TiO2水溶胶制备：用蒸馏水将TiCl4溶解配成浓度5～20mol/mL的溶液，然后向溶液中滴加氨水，调节pH至8后过滤，所得溶液产生沉淀，沉淀完全后，将得到的白色沉淀物用去离子水洗涤抽滤，以除去的Na+和Cl－，将所得物质用酸调节，于30～60℃的水浴中加热回流，得到TiO2水溶胶；
(2)SnO2水溶胶与ZrO2水溶胶制备：用与步骤(1)相同的方法分别以SnCl4、ZrOCl2为原料制得SnO2水溶胶和ZrO2水溶胶；
(3)SiO2溶胶制备：用无水乙醇将正硅酸乙酯溶解配成浓度1～10mol/mL的溶液，然后向溶液中滴加氨水调节pH至9～10；再将溶液室温搅拌1～2小时，得到SiO2溶胶；
(4)将TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶按照(0.8-1)：(0.8-1)：(0.1-0.3)：(1-2)的比例进行混合，并密封3-4小时，得到混合溶胶涂层材料。
2.根据权利要求1所述的一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法，其特征在于：所述纳米TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶复合材料中TiO2水溶胶和SiO2溶胶由无定型SiO2纳米颗粒与锐钛矿型TiO2复合而成。
3.根据权利要求1所述的一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法，其特征在于：将TiO2水溶胶、SnO2水溶胶、ZrO2水溶胶和SiO2溶胶复合材料使用高精密滚涂机滚涂至提供的透明基底上，形成涂层，涂层厚度为90-800nm。
4.根据权利要求1所述的一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法，其特征在于：所述透明基座优选为玻璃。
5.根据权利要求1所述的一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法，其特征在于：将涂覆纳米SiO2、TiO2、SnO2和ZrO2复合材料的透明基底放置于60～80℃的烘箱内烘30～60分钟直至烘干，从而获得涂覆于透明基底表面的基于纳米SiO2、TiO2、SnO2和ZrO2复合材料的自清洁减反射涂层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211538839.1A CN115851005A (zh) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211538839.1A CN115851005A (zh) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115851005A true CN115851005A (zh) | 2023-03-28 |
Family
ID=85669421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211538839.1A Pending CN115851005A (zh) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | 一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115851005A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104448962A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-03-25 | 连云港职业技术学院 | 一种自清洁纳米氧化物涂层材料的制备方法 |
| CN111004537A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-04-14 | 南宁师范大学 | 一种防污涂料及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-12-01 CN CN202211538839.1A patent/CN115851005A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104448962A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-03-25 | 连云港职业技术学院 | 一种自清洁纳米氧化物涂层材料的制备方法 |
| CN111004537A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-04-14 | 南宁师范大学 | 一种防污涂料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cannavale et al. | Multifunctional bioinspired sol-gel coatings for architectural glasses | |
| CN102061111B (zh) | 自清洁陶瓷化纳米玻璃减反射涂料制造方法及其减反射膜制造方法 | |
| CN101891395B (zh) | 一种隔热自清洁涂膜钢化玻璃制备方法 | |
| US20120168666A1 (en) | Coating composition and uses thereof | |
| CN104448962A (zh) | 一种自清洁纳米氧化物涂层材料的制备方法 | |
| CN101786801A (zh) | 超亲水的防雾增透涂层及其制备方法和用途 | |
| CN109181536A (zh) | 透明超疏水超疏油SiO2纳米功能液的制备方法及应用 | |
| CN101734865A (zh) | 沉积多孔抗反射层的方法,和具有抗反射层的玻璃 | |
| Chi et al. | Highly stable self-cleaning antireflection coatings from fluoropolymer brush grafted silica nanoparticles | |
| Dey et al. | Nano-porous sol-gel derived hydrophobic glass coating for increased light transmittance through greenhouse | |
| CN103922802A (zh) | 增透型超亲水氧化锌/二氧化钛复合纳米结构自清洁涂层及其制备方法 | |
| CN105731821A (zh) | 在玻璃基板上构造超亲水及增透防湿的复合薄膜的方法 | |
| CN104310791B (zh) | 一种利用空心纳米复合粒子构建自洁减反膜的方法 | |
| JP4665221B2 (ja) | 二酸化チタン光触媒担持体とその製造方法 | |
| JP2013032474A (ja) | 光触媒塗工液及びそれから得られる光触媒薄膜 | |
| CN103740278A (zh) | 一种光催化自清洁丙烯酸外墙涂料 | |
| JP5118068B2 (ja) | 光触媒薄膜、光触媒薄膜の形成方法及び光触媒薄膜被覆製品 | |
| CN101440255A (zh) | 不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料 | |
| CN113061357B (zh) | 一种增透疏水涂层及其制备方法 | |
| Chundi et al. | Ambient condition curable, highly weather stable anti-soiling coating for photovoltaic application | |
| JP2015229614A (ja) | 車両用窓ガラス | |
| Yang et al. | A durable superhydrophilic self-cleaning coating based on TiO2–SiO2-PAA nanocomposite for photovoltaic applications: Long-term outdoor study | |
| CN115851005A (zh) | 一种光伏板自清洁核心纳米材料及制备方法 | |
| CN1412142A (zh) | 纳米自洁净超亲水玻璃产品生产方法 | |
| Wei et al. | Double-layer anti-reflection coating of SiO2–TiO2/SiO2–TiO2-PEG300 with high transmittance and super-hydrophilicity |
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: 20230328 |