硫化铜与六硼化镧光热材料的制备与性能

发布时间：2017-12-08 03:26

  本文关键词：硫化铜与六硼化镧光热材料的制备与性能

  更多相关文章： 光热材料 溶剂热法 CuS Mg水解辅助法 LaB_6 光吸收性能

【摘要】：目前,能源问题是全世界范围面临的最为突出的问题之一,而太阳能是人类取之不尽、用之不竭的清洁能源。为了有效地利用太阳能促使如今太阳能材料的研制和应用取得显著进步。理想的新型太阳能功能材料不仅有望缓解/解决世界面临的能源短缺问题,且还可以避免环境的污染,使得太阳能材料具有十分诱人的前景,其中太阳能光热转换材料尤其是近红外光热转换材料作为一类重要的太阳能材料也逐渐受到关注。本文选取了CuS和LaB_6等近红外光热转换材料作为研究对象,分别采用溶剂热法制备CuS和Mg水解辅助法制备LaB_6,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)等多种表征手段对合成光热转换材料样品的物相结构和光吸收性能等进行研究。通过大量的实验研究工作,取得了一定的研究成果。以CuC_(l2)为铜源,(NH_2)_2CS为硫源,C_2H_6O_2-NH_3?H_2O混合溶液为溶剂,采用溶剂热法合成CuS晶体材料,并通过X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等对合成产物物相结构和光学性能进行研究,并对部分合成工艺条件对合成产物的光吸收性能的影响进行分析。研究结果表明:以溶剂热法所制备样品为纯六角相靛铜矿CuS晶体。荧光光谱显示CuS晶体在470.8、498.4和577.6nm处存在三个较强的蓝光及绿光PL发射峰。紫外可见漫反射光谱显示合成工艺条件显著影响着所制备样品的光吸收性能。在反应体系中,反应物(CuCl_2)浓度为0.3mol/L,铜与硫的物质的量比为3∶2,溶剂中乙二醇与氨水体积比为4∶1的条件下于140℃下保温2h可获得近红外区光吸收性能较优的产物。模拟太阳光进行光热转换实验结果显示所制备光热剂的光热转换效率为33.34%。以CuC_(l2)为铜源,(NH_2)_2CS为硫源,H_2O-C_2H_5OH混合溶液为溶剂,采用溶剂热法合成CuS近红外吸收材料,并通过X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis)、场发射扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等对合成产物物相结构和光学性能进行探究,并对部分合成工艺条件对合成产物的光吸收性能的影响进行分析。结果表明:X射线粉末衍射光谱表明所制备样品为纯六角相靛铜矿CuS晶体,在pH为10~12强碱性条件下,所制备CuS样品衍射峰较高结晶度较好。傅立叶变换红外光谱显示所制备样品中没有Cu-O的拉伸振动峰出现,所制备样品未被氧化。紫外可见漫反射光谱显示合成工艺条件显著影响着所制备样品的光吸收性能,在反应体系反应物(CuCl_2)浓度为0.2mol/L,铜与硫的物质量比为1:2,溶剂中乙醇与水体积比为4:1的条件下于140oC下保温10h可获得光吸收性能较优的产物。模拟太阳光进行光热转换实验得到所制备光热剂的光热转换效率为26.85%。采用Mg辅助还原法成功的合成了纯立方相LaB_6近红外光吸收材料。采用X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见漫发射光谱(UV-vis)、透射电子显微镜(TEM)等对所制备样品进行表征,并且探索了Mg辅助还原法制备LaB_6纳米材料的工艺合成条件。结果表明:所制备样品为纯立方相LaB_6晶体。傅立叶变换红外光峰谱显示有LaB_6对应于红外活性的振动声子T1u的两种振动模式的峰出现,进一步证明所制备样品为LaB_6晶体。TEM图显示所制备样品的尺寸分布均匀粒径大小约为30nm。对部分合成条件研究表明,在反应体系温度150oC、加入的H_2O和Mg粉分别为3ml和0.15mol时产率最大。模拟太阳光进行光热转换实验,经过计算得到所制备LaB_6光热剂的光热转换效率为26.28%。
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34

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