阅读说明：本技术 一种光热转换材料及其制备方法及太阳能光热转换装置 (Photo-thermal conversion material, preparation method thereof and solar photo-thermal conversion device ) 是由 万艳芬 杨鹏 耿学敏 江浩 郑泽民 李思敏 涂宏宇 于 2019-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及材料领域,具体涉及一种光热转换材料及其制备方法及太阳能光热转换装置。本申请包括以下步骤：载体营养化、配制反应液、生长反应、干燥；所述的载体营养化步骤为：将载体于营养液中浸泡,所述的营养液成分包括钼酸钠、硫脲、水,载体浸泡后进行烘干,得到营养化载体；所述的配制反应液步骤为：将钼酸钠、硫脲溶解于水中得到反应液；所述的生长反应步骤为：将营养化载体与反应液放置于反应釜中,密封后放置于烘箱中进行反应,得到附着MoS<Sub>2</Sub>的载体；所述的干燥步骤为：将附着MoS<Sub>2</Sub>的载体经清洗后进行干燥,得到光热转换材料。本发明制备光热转换材料的方法简单,成本低,适用于生产,制得的光热转换材料的转换效率高。(The invention relates to the field of materials, in particular to a photothermal conversion material, a preparation method thereof and a solar photothermal conversion device. The method comprises the following steps: the carrier is nourished, reaction liquid is prepared, growth reaction is carried out, and drying is carried out; the carrier nutrition step is as follows: soaking a carrier in a nutrient solution, wherein the nutrient solution comprises sodium molybdate, thiourea and water, and drying the soaked carrier to obtain a nutritional carrier; the reaction solution preparation steps are as follows: dissolving sodium molybdate and thiourea in water to obtain a reaction solution; the growth reaction comprises the following steps: putting the nutrition carrier and the reaction solution into a reaction kettle, sealing the reaction kettle, and then putting the reaction kettle into an oven for reaction to obtain the attached MoS 2 The vector of (1); the drying step is as follows: will attach to MoS 2 The carrier is dried after being cleaned, and the photothermal conversion material is obtained. The method for preparing the photothermal conversion material is simple, has low cost, is suitable for production,the prepared photothermal conversion material has high conversion efficiency.)

一种光热转换材料及其制备方法及太阳能光热转换装置

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种光热转换材料及其制备方法及太阳能光热转换装置。

背景技术

现有的光热转换装置大部分由于其光热损耗大，具有效率低、制备方案复杂、使用过程过于复杂等问题。近年来科学家们提出了多种提高太阳能光热转换效率的途径与方法，主要包括以下几方面：1.提升光热材料性能，探寻具有广谱吸收范围以及较强光热转换能力的材料，优化制备方案进而改善材料结构，增强其光吸收能力，提高光热转换效率；2.优化太阳能光热转换装置的结构，增强其隔热性，提高输水性能，减少材料与环境之间的热损耗；3.提高其实用性能，可大规模制备，便于实际应用。

中国专利CN 109292869 A中，通过抽滤、喷涂或者旋涂的方式将黑色吸光材料吸附在吸水材料上，这种吸附方式不牢固，略微抖动吸水材料即无尘纸很容易造成吸附在上面的黑色吸光材料掉落，导致样品不易携带，在使用方面受到限制。

中国专利CN 109176790 A，一种基于木材的高效光热水蒸汽转化方法中，其制备样品的方法过于复杂，需要将木材重复三次相同的处理步骤，每次处理需要三天左右的周期，制备一次样品需要9天左右的周期，样品制备周期过长，不利于实验的展开。

现有的这些技术普遍存在制备成本高、耗时长、工艺复杂等特点，并且光热转换效率较低，不易大规模制备，以及在实际应用过程中受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效的光热转换材料并提供其简单、低成本的制备方法，以及提供一种高效的太阳能光热转换装置。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种光热转换材料，包括载体，所述载体上附着MoS₂。载体上附着MoS₂后，载体呈现为黑色，基本对太阳光可达到全吸收，同时，MoS₂作为良好的半导体材料，具有良好的光热转换效率。

作为优选，所述的载体为织物，织物具有较大的作用面积，利于MoS₂的附着，并且织物纤维之间形成的空隙利于热能的吸收和储存。

一种光热转换材料制备方法，包括以下步骤：载体营养化、配制反应液、生长反应、干燥；

所述的载体营养化步骤为：将载体于营养液中浸泡，所述的营养液成分包括钼酸钠、硫脲、水，浸泡后进行烘干，得到营养化载体；

所述的配制反应液步骤为：将钼酸钠、硫脲溶解于水中得到反应液；

所述的生长反应步骤为：将营养化载体与反应液放置于反应釜中，密封后放置于烘箱中进行反应，得到附着MoS₂的载体；

所述的干燥步骤为：将附着MoS₂的载体经清洗后进行干燥，得到光热转换材料。

作为优选，所述的载体为织物。

作为优选，所述的织物为上浆棉布，所述的载体营养化步骤前，还包括上浆棉布的脱浆处理，具体为：将上浆棉布浸泡在NaOH溶液并加热至85～100℃，持续5～8小时，再将棉布取出并将其浸泡在水中10小时以上，换水后，继续浸泡在水中并进行加热至85～100℃，持续5～8小时，加热过程中进行换水，加热过程完毕后放置在烘箱中烘干。上浆棉布在纺织前会经过上浆润滑，对其进行脱浆利于MoS₂的附着。

作为优选，按重量份数计算，所述的营养液成分为：钼酸钠0.04～0.05份、硫脲0.02～0.035份、水15～30份。

作为优选，按重量份数计算，所述的反应液成分为：钼酸钠0.55～0.85份、硫脲0.5～0.85份、水25～35份。

营养液中钼酸钠和硫脲的浓度较低，营养液的配制过程会发生初步反应，使得载体在营养液中浸泡富有营养化，利于后续的生长反应，生长反应时具体发生以下化学反应，使得载体上附着MoS₂。

4NaMoO₄+15CS(NH₂)₂+6H₂O→4MoS₂+Na₂SO₄+6NaSCN+24NH₃(g)+9CO₂(g)

作为优选，所述的生长反应步骤中，烘箱温度为180～220℃，反应时间为15～25小时。

作为优选，所述的水均为去离子水。

一种太阳能光热转换装置，包括容器、导水隔热层、光热转换材料；所述的容器内装水，导水隔热层放置于容器内，并且导水隔热层浮于水面，所述的光热转换材料置于导水隔热层上端；所述的导水隔热层包括芯体和纱布，纱布将芯体包覆；所述的光热转换材料包括载体，所述载体上附着MoS₂。

导水隔热层具备导水和隔热两个作用。一是导水，通过导水隔热层中的纱布将容器中的水持续地运输至光热转换材料，为光热转换材料的水蒸发过程提供充足的水供给；二是隔热，光热转换材料在太阳光照射下可将光能转换成为热能，如果没有导水隔热层的存在，热量将通过光热转换材料传递到下部的水中，这样会导致热量的损失，进而影响到光热转换材料的光热转换效率。导水隔热层需浮于水面，一方面导水隔热层需将光热转换材料托举高于水面，确保光热转换材料的工作，另一方面随着水位下降，导水隔热层随水位下降，保持棉布对水的吸收效率，确保水蒸发过程的水份供给。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制得的光热转换材料的转换效率高；本发明制备光热转换材料的方法简单，成本低，但制备效率高；本发明一种太阳能光热转换装置光热转换效率高。

附图说明

图1为本申请最优实施例中实验组和对照组进行太阳能光热转换实验的蒸发量图示。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种光热转换材料，包括载体，所述载体上附着MoS₂。所述载体可以为棉布、苎麻、亚麻织物、人造纤维等。

实施例2：

一种光热转换材料制备方法，包括以下步骤：载体营养化、配制反应液、生长反应、干燥；

所述的载体营养化步骤为：载体选用棉布，将90分钟，按重量份数计算，所述的营养液成分包括钼酸钠0.05份、硫脲0.025份、去离子水30份，浸泡后于60℃烘干12小时，得到营养化载体；

所述的配制反应液步骤为：将钼酸钠、硫脲溶解于水中得到反应液，按重量份数计算，所述的反应液成分为：钼酸钠0.85份、硫脲0.85份、去离子水25份；

所述的生长反应步骤为：将营养化载体与反应液放置于反应釜中，密封后放置于烘箱中进行反应，烘箱温度为220℃，反应时间为25小时，得到附着MoS₂的载体；

所述的干燥步骤为：将附着MoS₂的载体经去离子水清洗后进行干燥，得到光热转换材料。

实施例3：

一种光热转换材料制备方法，包括以下步骤：载体营养化、配制反应液、生长反应、干燥；

所述的载体营养化步骤为：载体为上浆棉布，先进行上浆棉布的脱浆处理，具体为将上浆棉布浸泡在NaOH溶液并加热至100℃，持续5小时，再将棉布取出并将其浸泡在水中10小时以上，换水后，继续浸泡在水中并进行加热至100℃，持续5小时，加热过程中进行换水，加热过程完毕后放置在烘箱中烘干。再将90分钟，按重量份数计算，所述的营养液成分包括钼酸钠0.04份、硫脲0.035份、去离子水15份，浸泡后于60℃烘干12小时，得到营养化载体；

所述的配制反应液步骤为：将钼酸钠、硫脲溶解于水中得到反应液，按重量份数计算，所述的反应液成分为：钼酸钠0.55份、硫脲0.5份、去离子水35份；

所述的生长反应步骤为：将营养化载体与反应液放置于反应釜中，密封后放置于烘箱中进行反应，烘箱温度为180℃，反应时间为15小时，得到附着MoS₂的载体；

所述的干燥步骤为：将附着MoS₂的载体经去离子水清洗后进行干燥，得到光热转换材料。

实施例4：

一种光热转换材料制备方法，包括以下步骤：载体营养化、配制反应液、生长反应、干燥；

所述的载体营养化步骤为：载体为上浆棉布，先进行上浆棉布的脱浆处理，具体为将上浆棉布浸泡在NaOH溶液并加热至85℃，持续8小时，再将棉布取出并将其浸泡在水中12小时以上，换水后，继续浸泡在水中并进行加热至85℃，持续8小时，加热过程中进行换水，加热过程完毕后放置在烘箱中烘干。再将90分钟，按重量份数计算，所述的营养液成分包括钼酸钠0.05份、硫脲0.02份、去离子水15份，浸泡后于60℃烘干12小时，得到营养化载体；

所述的配制反应液步骤为：将钼酸钠、硫脲溶解于水中得到反应液，按重量份数计算，所述的反应液成分为：钼酸钠0.55份、硫脲0.85份、去离子水25份；

所述的生长反应步骤为：将营养化载体与反应液放置于反应釜中，密封后放置于烘箱中进行反应，烘箱温度为220℃，反应时间为15小时，得到附着MoS₂的载体；

所述的干燥步骤为：将附着MoS₂的载体经去离子水清洗后进行干燥，得到光热转换材料。

实施例5：

一种光热转换材料制备方法，包括以下步骤：载体营养化、配制反应液、生长反应、干燥；

所述的载体营养化步骤为：载体为上浆棉布，先进行上浆棉布的脱浆处理，具体为将上浆棉布浸泡在NaOH溶液并加热至90℃，持续6小时，再将棉布取出并将其浸泡在水中12小时，换水后，继续浸泡在水中并进行加热至90℃，持续6小时，加热过程中进行换水，加热过程完毕后放置在烘箱中烘干。再将90分钟，按重量份数计算，所述的营养液成分包括钼酸钠0.048份、硫脲0.03份、去离子水20份，浸泡后于60℃烘干12小时，得到营养化载体；

所述的配制反应液步骤为：将钼酸钠、硫脲溶解于水中得到反应液，按重量份数计算，所述的反应液成分为：钼酸钠0.605份、硫脲0.78份、去离子水30份；

所述的生长反应步骤为：将营养化载体与反应液放置于反应釜中，密封后放置于烘箱中进行反应，烘箱温度为200℃，反应时间为20小时，得到附着MoS₂的载体；

所述的干燥步骤为：将附着MoS₂的载体经去离子水清洗后进行干燥，得到光热转换材料。

最优实施例：

一种太阳能光热转换装置，包括容器、导水隔热层、光热转换材料；所述的容器内装水，导水隔热层放置于容器内，并且导水隔热层浮于水面，所述的光热转换材料置于导水隔热层上端；所述的导水隔热层包括芯体和纱布，芯体采用PS泡沫，纱布将芯体包覆；所述的光热转换材料采用实施例5制得的光热转换材料。

使用本实施例制得的太阳能光热转换装置作为实验组进行太阳能光热转换实验，对照组与实验组相比不覆盖光热转换材料。得到图1所示的水蒸发量对比图。在模拟太阳光强度为1 kW·m^-2 的照射下，1小时后对照组的蒸发量为0.88 kg·m^-2·h^-1，蒸发效率为58%，实验组的蒸发量为1.40kg·m^-2·h^-1，蒸发效率为94%。

在本说明书中所谈到多个解释性实施例，指的是结合该实施例描述的具体方法包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任意一实施例描述一个方法时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种方法落在本发明的范围内。