纳米流体和氧化锡锑空心结构的制备及光热性能研究
本文关键词:纳米流体和氧化锡锑空心结构的制备及光热性能研究 出处:《青岛科技大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:太阳能的开发与利用离不开相关材料的发展。纳米流体作为新型太阳能吸收利用材料具有重要的研究意义。本文用分散法制备了CuO水基纳米流体,炭黑纳米流体、ATO纳米流体、氧化铜和ATO混合纳米流体;采用牺牲模板法制备了多层氧化锡锑空心结构。研究了不同浓度纳米流体的光热转换性能。炭黑纳米流体在可见和近红外光区均有较好的光热转换能力。氧化铜纳米流体在可见光区域有较好的光热转换能力。ATO纳米流体在近红外光区有较好的光热转换能力。氧化铜和ATO的混合纳米流体在可见和近红外光区均有较好的光热转换能力。研究了ATO空心结构的光热转换能力。研究结果表明:1)炭黑纳米流体在波长为635nm功率为25 mW的激光照射下,最大光热转换效率为70.54%。炭黑纳米流体在波长为1064 nm功率为25 mW的激光照射下,最大光热转换效率为78.62%。炭黑纳米流体在功率密度为1000 W/m2的氙灯光源照射下,最大光热转换效率为39.24%。2)氧化铜纳米流在波长为635 nm功率为25 mW的激光照射下,最大光热转换效率为30.33%。氧化铜纳米流在波长为1064 nm功率为25 mW的激光照射下,光热转换效率基本为零。在功率密度为1000 W/m2的氙灯光源照射下,氧化铜纳米流体最大光热转换效率为30.67%。3)ATO纳米流体在波长为635nm功率为25 mW的激光照射下,最大光热转换效率为35.16%。在波长为1064nm功率为25 mW的激光照射下,最大光热转换效率为67.91%。在功率密度为1000 W/m2的氙灯光源照射下,ATO纳米流体最大光热转换效率为38.97%。4)当氧化铜和ATO的混合纳米流体中氧化铜的体积分数为0.008%,ATO的体积分数为0.05%时,在功率密度为1000 W/m2的氙灯光源照射下,混合纳米流体具有40.22%最大的光热转换效率。5)通过调节反应物浓度、温度和煅烧时间可以调控氧化锡锑空心球壳层数量,得到单层,双层,三层的氧化锡锑空心球。在波长为1064nm功率为25 mW的激光照射下,质量分数0.1%的单层ATO空心结构乙二醇纳米流体的光热转换效率21.53%;质量分数0.1%的双层ATO空心结构乙二醇纳米流体的光热转换效率26.57%;质量分数0.1%的三层空心结构ATO乙二醇纳米流体的光热转换效率为30.69%。炭黑纳米流体在单波段的光热转换能力明显强于氧化铜纳米流体和ATO纳米流体。氧化铜的体积分数为0.008%,ATO的体积分数为0.05%的混合纳米流体在全光谱模拟下的光热转换效率大于炭黑纳米流体。氧化锡锑空心结构的光热转换能力与其空心壳层数量有关。壳层数越多光热转化能力越强。
[Abstract]:The development and utilization of solar energy can not be separated from the development of related materials. As a new type of solar energy absorption and utilization materials, nano-fluids are of great significance. In this paper, CuO water-based nano-fluids were prepared by dispersion method. Carbon black nano-fluid, carbon black nano-fluid, copper oxide and ATO mixed nano-fluid; Multilayer tin oxide antimony oxide hollow structure was prepared by sacrificial template method. The photothermal conversion properties of nano-fluids with different concentrations were studied. The carbon black nanofluids have good photothermal conversion ability in both visible and near-infrared region. The nanofluids have better photothermal conversion ability in visible region. ATO nanofluids have better photothermal conversion ability in near-infrared region. The mixture of copper oxide and ATO has good photothermal conversion ability in both visible and near-infrared region. The photothermal conversion ability of ATO hollow structure is studied. The results show that:. 1). Carbon black nanofluids were irradiated by laser at 635 nm power of 25 MW. The maximum photothermal conversion efficiency is 70.54. The carbon black nano-fluid is irradiated by laser at 1064 nm power of 25 MW. The maximum photothermal conversion efficiency is 78.62. The carbon black nano-fluid is irradiated by a xenon lamp with a power density of 1000 W / m ~ 2. The maximum photothermal conversion efficiency is 39.24. 2) the copper oxide nanorods are irradiated by a laser at 635 nm power of 25 MW. The maximum photothermal conversion efficiency is 30.33. Copper oxide nanorods are irradiated by laser at 1064 nm power of 25 MW. The efficiency of photothermal conversion is basically zero. It is illuminated by a xenon lamp with a power density of 1000 W / m ~ 2. The maximum photothermal conversion efficiency of copper oxide nanofluids is 30.67 and that of ATO nanofluids is irradiated by laser at 635 nm power of 25 MW. The maximum photothermal conversion efficiency is 35.16 and the wavelength is 1064nm and the power is 25MW. The maximum photothermal conversion efficiency is 67.91. The Xenon lamp with a power density of 1000 W / m ~ 2 is illuminated by a xenon lamp. The maximum photothermal conversion efficiency of ATO nanofluids is 38.97 and 4) when the volume fraction of copper oxide in the mixed nano-fluid of ATO and copper oxide is 0.008%. When the volume fraction of ATO is 0. 05, it is illuminated by a xenon lamp with a power density of 1, 000 W / m ~ 2. The mixed nanofluids have the maximum photothermal conversion efficiency of 40.22%. 5) by adjusting the concentration of reactants, temperature and calcination time, the amount of tin oxide antimony hollow spherical shell can be adjusted to obtain monolayer and double layer. Three layers of antimony tin oxide hollow spheres irradiated by a laser at 1064 nm power of 25 MW. The photothermal conversion efficiency of monolayer ATO hollow structure nano-fluid is 21.53; The photothermal conversion efficiency of double layer ATO hollow structure ethylene glycol nanofluids with mass fraction 0.1% is 26.57; The photothermal conversion efficiency of three-layer hollow structure ATO glycol nanofluids with mass fraction 0.1% is 30.69. The photothermal conversion ability of carbon black nanofluids in a single band is obviously stronger than that of copper oxide nanofluids and copper oxide nanofluids. The volume fraction of copper oxide is 0.008%. The photothermal conversion efficiency of ATO mixed nanofluids with volume fraction of 0.05% is higher than that of carbon black nanofluids under full spectral simulation, and the photothermal conversion ability of tin and antimony oxide hollow structure depends on the number of hollow shell layers. The more the shell number, the stronger the ability of photothermal transformation.
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1;TQ134.32
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,本文编号:1435920
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