铯钨青铜纳米粉体的水热制备及其在透明隔热玻璃涂层领域的应用

发布时间：2020-07-06 08:26

【摘要】：随着社会的高速发展,节约能源和减少污染物排放已成为全人类共同关注的问题,而今汽车的日益普及以及汽车需求量的增加,汽车玻璃作为汽车内部与外界进行能量与光能交换的主要通道,对其表面功能化也提出了更高的要求。汽车玻璃不仅需要紫外隔绝,并且需要红外隔绝来实现隔热,最终降低空调等能源消耗。因此,发展具有高可见光透过率和高近红外屏蔽性能的透明隔热涂料,特别是针对应用在汽车玻璃和建筑窗的透明隔热涂料,在节能和环保方面具有重要意义。铯钨青铜(CsxW03)作为一种非化学计量比的窄带隙半导体材料,具有高可见光透过率并且在波长λ大于1100nm处能够产生强烈的吸收,且价格低廉,不含毒性元素,有望替代ITO和ATO应用于透明隔热涂料。本文以应用于汽车玻璃的透明隔热涂料为研究背景,以钨酸钠和碳酸铯为原料,以柠檬酸和D-苹果酸等为还原剂,通过水热法成功合成了近红外高吸收的Cs0.32WO3纳米棒状粒子。系统研究了原料中n(Cs)/n(W)、还原剂、水热温度和水热时间等因素对产物结晶度、微观形貌和吸光度的影响。结果表明,在水热合成过程中,当原料中n(Cs)/n(W)为0.5时,可促进六方晶型Cs0.32WO3纳米粒子的生成。随反应时间的增加,Cs0.32WO3纳米粒子形貌由不规则形状逐渐变成棒状形状。所得Cs0.32WO3纳米粒子的近红外吸收能力随结晶度提高而提高,并随着纳米棒状形貌的形成而大幅提高。本文以自制Cs0.32WO3纳米粒子为原料试制了透明隔热玻璃涂层,探究了Cs0.32W03纳米粉体的分散工艺,研究了 Cs0.32W03纳米粉体添加量和涂层厚度对Cs0.32WO3透明隔热玻璃性能的影响。通过大量实验,得到了光学特性与Cs0.32WO3纳米粒子添加量以及涂层厚度等因素的相关数学模型,确定了Cs0.32WO3添加量在6%且涂层厚度在4.6～5.1μm范围内试制的Cs0.32WO3透明隔热玻璃,近红外屏蔽性能优异,其近红外光透过率降低至10.2%,紫外光透过率降低至0.4%,同时,可见光透过率(71.6%)满足汽车玻璃法规。目前,该光学特性指标,在汽车玻璃行业领先,在绿色环保的隔热汽车及建筑玻璃领域具有良好的应用前景。
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ171.68;TB383.1
【图文】：

分布图,太阳光,红外光,隔热涂料

图１．１太阳光辖射能量分布图逡逑Ｆｉｇ．１．１邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｏｌａｒ邋ｒａｄｉａｔｉｏｎ邋ｅｎｅｒｇｙ逡逑ｎ为太阳光辐射能量分布图，表示从紫外光区到红外光区的太阳图ｌ．ｉ表明太阳光中绝大部分能量聚集于可见光区及红外光区，两的能量；尤其是红外光区中的近红外光区，约占太阳光能量的５０常应用中需要保持光线的透过，特别是应用于汽车玻璃，对玻璃了更高的要求，国标规定汽车前档及前边窗玻璃的可见光透过率必因此，研究出一种对太阳光具有高选择透过性，即保证可见光透（￥７０％）的同时，可以有效隔绝太阳光中紫外线、近红外线的透明当今玻璃表面功能化涂料领域的研宄热点。逡逑透明隔热涂料的分类逡逑据隔热机理和隔热方式，隔热涂料可分为阻隔型隔热涂料、反射型

光谱图,吸光,光谱,太阳光

逦３．０＾＾逡逑图１．１太阳光辖射能量分布图逡逑Ｆｉｇ．１．１邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｏｌａｒ邋ｒａｄｉａｔｉｏｎ邋ｅｎｅｒｇｙ逡逑图ｎ为太阳光辐射能量分布图，表示从紫外光区到红外光区的太阳光辐射逡逑分布。图ｌ．ｉ表明太阳光中绝大部分能量聚集于可见光区及红外光区，两者约占逡逑了邋９５％的能量；尤其是红外光区中的近红外光区，约占太阳光能量的５０％［３］。考逡逑虑到日常应用中需要保持光线的透过，特别是应用于汽车玻璃，对玻璃的透光性逡逑提出了更高的要求，国标规定汽车前档及前边窗玻璃的可见光透过率必须高于逡逑７０％。因此，研究出一种对太阳光具有高选择透过性，即保证可见光透过率满足逡逑法规（￥７０％）的同时，可以有效隔绝太阳光中紫外线、近红外线的透明隔热涂逡逑料成为当今玻璃表面功能化涂料领域的研宄热点。逡逑１．２．２透明隔热涂料的分类逡逑根据隔热机理和隔热方式

示意图,钨青铜,晶格,四元环

图１．３不同结构钨青铜的晶格示意图％逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｔｈｅ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ｌａｔｔｉｃｅ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｕｎｇｓｔｅｎ邋ｂｒｏｎｚｅ１４２１逡逑如图１．３所示，钨青铜晶格的骨架是由八面体［Ｗ０６：｜经共顶点连接而成，在逡逑［Ｗ０６］八面体中间隙位置，阳离子Ｍ填入其中。不同结构的钨青铜含有不同孔逡逑道，例如立方相（ａ）含有四元环孔道；四方相（ｂ）含有三元环、四元环和五元环孔逡逑９逡逑

【参考文献】