亚磷酸镁晶体辐射制冷材料的研究

发布时间：2020-05-06 20:50

【摘要】：我国建筑能耗占世界总建筑能耗比例逐年增长,以辐射制冷方式实现建筑物降温节能已成为新的研究热点。本文采用水热法合成了多种亚磷酸盐晶体材料,发现Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6晶体同时具有高紫外可见近红外反射率和高红外发射率性能。通过XRD、SEM、FT-IR等测试方法对样品的晶体结构、化学键组成、微观形貌以及相关性能进行表征,提出Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6具有高反射率和高发射率的理论解释。以Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6为填料制备了辐射制冷功能涂层,并测试其实际降温效果。研究结果表明:(1)亚磷酸镁混合相在太阳光谱区(200~2500nm)的太阳辐射反射比高达94.60%,在红外区(1~22?m)的发射率高达0.93,是较理想的辐射制冷涂层功能填料。(2)pH值是影响亚磷酸镁两种晶相生成的主要原因,当7pH8时Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6晶相开始出现;8pH9时Mg(HPO_3)(H_2O)晶相消失。随着pH值从5增加至10,产物颗粒形貌发生渐变,由纳米线组成的颗粒变为类似花朵形状,纳米线由中心沿径向辐射,转变成表面布满纳米线结构的球体,再变为中间细两端粗且有纳米线结构的哑铃形状,然后变为一端较为光滑,另一端仍有针状纳米线长条形,pH=10时针状结构几乎消失,微粒呈短棒状,此时样品的太阳光谱区反射比和红外发射率均达到最大值,分别为:95.19%、0.933。(3)Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6晶体具有高反射率性能的原因主要有:Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6晶体的光学禁带宽度为6.06e V,大于可见近红外光波吸收界限3.1eV;颗粒中的纳米线结构满足瑞利散射条件;多层规则排列的纳米线结构增加了有效散射面积。Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6晶体拥有较高发射率性能的原因主要有:Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6晶体含有多种有红外光谱区吸收活性的分子键;[HPO_3]四面体非对称性优于[PO_4]四面体;晶格中的空位和多样的分子键键长导致较高的晶格应力。(4)以Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6晶体为功能填料,制成辐射制冷功能涂层。在白天太阳光辐射下,Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6晶体涂层下的空气温度比商用太阳热反射材料TiO_2和CaCO_3涂层下的空气温度低2~4℃,比高反射率铝箔下的空气温度低6~8℃。在理想条件下,Mg_(11)(HPO_3)_8(OH)_6晶体涂层的辐射制冷功率可达45.36W/m~2。
【图文】：

图 1-1 大气质量为 1.5 地面法向直接日射光谱辐照度Fig.1-1 Direct normal and hemispherical solar irradiance for air mass 1.5辐射是建筑物热环境的重要外扰，较大程度的影响着室内环境的舒热的夏季，强烈的太阳辐射使建筑物屋顶和外墙表面温度大幅升高构由屋顶和外墙表面传导至室内，成为室内的冷负荷，从而增加了。高热反射性能的建筑物外墙涂层，不需要消耗外界能源，可反射大到降低室内温度、改善舒适度等效果。而在涂料中起到关键作用的究颇受科研工作者们的关注[10]。表明，颜填料的热反射性能主要受其折光指数、含量、粒径等影响[6氧化锌、氧化锑等都具有较高的太阳光谱区反射率性能，其中市场红石型 TiO2，其折光指数高达 2.80[11]，是最常见的热反射涂料功能]等以 TiO2为原料，制备出白色热反射涂料，，将该涂料应用于罐体表温度低 6~7℃。李国栋[13]等采用溶胶-凝胶法制备 TiO2纳米粉体材料

0.934 一氧化碳 0.00化碳 0.0322 氙 0.00 0.001818 氢 0.0 0.000114 水蒸气、臭氧及其他杂质 0.00前，人们通常将大气窗口分为 2.0~2.5 m、3.2~5.0 m 以及 8~1实上，在不同的纬度的地方或者不同季节，大气对红外线的透上都会有一定的差异，而且在 16~20 m 处也有较好的透过性。同波长红外线的透过率。可见大气对波长处于 3~4 m、4及 17~20 m 段的红外线都有较强的透过性，其中以 8~14 m 波段于地球表面的物体可以通过大气窗口直接向外太空辐射红外线
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB64

【参考文献】

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本文编号：2651839