二维共轭高分子的设计、合成及其在光热能量转换领域的应用研究
发布时间：2021-11-22 19:28
传统化石能源的过度消耗一方面会带来能源枯竭问题,同时也会造成严重的环境污染。开发清洁、可再生的能源已迫在眉睫。而太阳能作为一种新型能源,有着储量丰富,清洁无污染,使用无地域限制且无需运输等优点,因而高效简单的转化和利用太阳能便成为了解决能源危机一个行之有效的方法。而其中直接将光能转化为热能的转换效率更高,且经由太阳能转换得到的热能可以直接用于海水淡化,家庭供暖等。目前,用于光热转换的材料主要以多孔碳,金属纳米颗粒,金属氧化物为主。然而,金属材料固有的高昂成本,以及多孔碳材料复杂的加工过程,结构和性能的不稳定性,这些因素大大限制了上述材料的实际应用。因而,开发低成本,易加工,且高效稳定的光热转换材料仍然面临着巨大的挑战。另一方面,二维材料以其独有的物理和化学特性,已经成被广泛应用在光学、电学、力学和热学等领域。通过对材料形貌和结构的调控,制备二维化光热转换材料,优化其光热转换能力,并拓宽其在光能量转换领域的应用。本人在博士研究期间,以二维共轭高分子为基础,通过对其微观结构和宏观形貌的调控,灵活制备二维高效光热转换材料,并探究其结构与性能的关系,为设计高效能量转换材料提供了新的思路。主要研...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１太阳能通过光电、光化学和光热能量转换成其他形式的能量的示意图
?第１章绪论???Ｓｏｌａｒ－ｔｏ－ｔｈｃｒｍａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??Ｓｏｌａｒ－ｔｏ－ｃｌｃｃｔｎｃ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??Ｓｏｌａｒ－ｔｏ－ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ａｉｎｖｅｒｓｉｏｎ??图１．１太阳能通过光电、光化学和光热能量转换成其他形式的能量的示意图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｏｆ?ｓｏｌａｒ?ｅｎｅｒｇｙ?ｉｎｔｏ?ｏｔｈｅｒ?ｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ??ｔｈｒｏｕｇｈ?ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ，?ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ａｎｄ?ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓ．［１７］??１．２太阳能光热转换应用研究??太阳能光热转换体系中首当其冲的是在太阳光谱范围内对太阳光有着足够??的吸收。所谓太阳光谱，通常是指在地面上接收到的太阳辐射。太阳辐射在到达??地球大气外层后，再经过大气层的吸收、云层的散射和反射后到达地面，其辐射??度约为１０００?Ｗ?１＾２［２１］。如图１．２所示，地面接收到的太阳辐射光谱主要集中在??２９５－２５００?ｎｍ范围。而波长短于２９５?ｎｍ和大于２５００?ｎｍ的太阳福射，则会被地??球大气中水气、臭氧等大气分子所吸收。太阳辐射光谱中，波长３８０?ｎｍ以下为??的紫外波段，占总能量的９％；波长在３８０－７６０?ｎｍ范围内的为可见光波段，占总??能量的４３％；而波长在７６０－２５００?ｎｍ范围内的为红外波段，占总能量的４８％。由??此可见，优秀的太阳能光热转换体系首先需要高效的捕获２９５－２５００?ｎｍ范围内的??太阳光。??
式，太阳能??增湿除湿技术在海水淡化的过程中，将加热、增发和冷凝过程有效的分开，在高??效回收蒸汽凝结潜热的同时提高了整体的蒸馏效率和出水量，而且由于实际操作??温度较低，不仅降低了生产成本，且设备结垢少，产水品质也更高。??除此之外，为了进一步避免传统海水淡化装置中待蒸发海水量大，蒸发效率??低的问题，基于界面太阳能水蒸气蒸发的新兴太阳能海水淡化系统也受到了越来??越广泛的关注。相比于将吸收体分散在水体中的方式，界面太阳能海水淡化则利??用漂浮在水面上的太阳光吸收体进行界面加热（图１．３ｂ）。由于加热过程仅发生??在水体表面，极大的避免了加热大量海水时产生的热量损失，使得蒸发效率有了??明显的提高［２５＿２７］。此外，界面太阳能海水淡化还具有成本低，设计简单、响应速??度快等优势，目前已经逐渐成为了太阳能海水淡化领域研究的热点。??４?！??ｃｏｎｄ＾ｓｅｄ?｜＾ＨＨ｜??图１．３?（ａ）传统太阳能海水淡化和（ｂ）界面太阳能海水淡化过程装置示意图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｅｔｕｐ?ｏｆ?（ａ）?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｓｏｌａｒ?ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ??ｓｏｌａｒ?ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ．??１．２．１．２家用太阳能热水系统??家用太阳能热水系统是指利用太阳能对水进行加热以满足人们日常需求的??一种太阳能利用方式，也是目前最为常见的太阳能利用方式。根据热水器中太阳??能集热器的种类，可以将市面上的太阳能热水器分为平板式太阳能热水器和真空??管式热水器两种［２８，２９］。在平板式太阳能热水器中，太阳光首
【参考文献】：
期刊论文
[1]Integrating bimetallic AuPd nanocatalysts with a 2D aza-fused π-conjugated microporous polymer for light-driven benzyl alcohol oxidation[J]. Yunong Li,Lei Wang,Jingxiang Low,Di Wu,Canyu Hu,Wenbin Jiang,Jun Ma,Chengming Wang,Ran Long,Li Song,Hangxun Xu,Yujie Xiong. Chinese Chemical Letters. 2020(01)
[2]基于太阳能光热发电的热化学储能体系研究进展[J]. 汪德良,张纯,杨玉,张磊,白文刚,李红智,姚明宇. 热力发电. 2019(07)
[3]Ultrathin 2D Conjugated Polymer Nanosheets for Solar Fuel Generation[J]. Xin-Lei Zhang,Lei Wang,Liang Chen,Xiao-Yu Ma,Hang-Xun Xu. Chinese Journal of Polymer Science. 2019(02)
本文编号：3512312
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１太阳能通过光电、光化学和光热能量转换成其他形式的能量的示意图
?第１章绪论???Ｓｏｌａｒ－ｔｏ－ｔｈｃｒｍａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??Ｓｏｌａｒ－ｔｏ－ｃｌｃｃｔｎｃ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ??Ｓｏｌａｒ－ｔｏ－ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ａｉｎｖｅｒｓｉｏｎ??图１．１太阳能通过光电、光化学和光热能量转换成其他形式的能量的示意图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｏｆ?ｓｏｌａｒ?ｅｎｅｒｇｙ?ｉｎｔｏ?ｏｔｈｅｒ?ｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｅｎｅｒｇｙ??ｔｈｒｏｕｇｈ?ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ，?ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ａｎｄ?ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓ．［１７］??１．２太阳能光热转换应用研究??太阳能光热转换体系中首当其冲的是在太阳光谱范围内对太阳光有着足够??的吸收。所谓太阳光谱，通常是指在地面上接收到的太阳辐射。太阳辐射在到达??地球大气外层后，再经过大气层的吸收、云层的散射和反射后到达地面，其辐射??度约为１０００?Ｗ?１＾２［２１］。如图１．２所示，地面接收到的太阳辐射光谱主要集中在??２９５－２５００?ｎｍ范围。而波长短于２９５?ｎｍ和大于２５００?ｎｍ的太阳福射，则会被地??球大气中水气、臭氧等大气分子所吸收。太阳辐射光谱中，波长３８０?ｎｍ以下为??的紫外波段，占总能量的９％；波长在３８０－７６０?ｎｍ范围内的为可见光波段，占总??能量的４３％；而波长在７６０－２５００?ｎｍ范围内的为红外波段，占总能量的４８％。由??此可见，优秀的太阳能光热转换体系首先需要高效的捕获２９５－２５００?ｎｍ范围内的??太阳光。??
式，太阳能??增湿除湿技术在海水淡化的过程中，将加热、增发和冷凝过程有效的分开，在高??效回收蒸汽凝结潜热的同时提高了整体的蒸馏效率和出水量，而且由于实际操作??温度较低，不仅降低了生产成本，且设备结垢少，产水品质也更高。??除此之外，为了进一步避免传统海水淡化装置中待蒸发海水量大，蒸发效率??低的问题，基于界面太阳能水蒸气蒸发的新兴太阳能海水淡化系统也受到了越来??越广泛的关注。相比于将吸收体分散在水体中的方式，界面太阳能海水淡化则利??用漂浮在水面上的太阳光吸收体进行界面加热（图１．３ｂ）。由于加热过程仅发生??在水体表面，极大的避免了加热大量海水时产生的热量损失，使得蒸发效率有了??明显的提高［２５＿２７］。此外，界面太阳能海水淡化还具有成本低，设计简单、响应速??度快等优势，目前已经逐渐成为了太阳能海水淡化领域研究的热点。??４?！??ｃｏｎｄ＾ｓｅｄ?｜＾ＨＨ｜??图１．３?（ａ）传统太阳能海水淡化和（ｂ）界面太阳能海水淡化过程装置示意图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｅｔｕｐ?ｏｆ?（ａ）?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｓｏｌａｒ?ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ??ｓｏｌａｒ?ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ．??１．２．１．２家用太阳能热水系统??家用太阳能热水系统是指利用太阳能对水进行加热以满足人们日常需求的??一种太阳能利用方式，也是目前最为常见的太阳能利用方式。根据热水器中太阳??能集热器的种类，可以将市面上的太阳能热水器分为平板式太阳能热水器和真空??管式热水器两种［２８，２９］。在平板式太阳能热水器中，太阳光首
【参考文献】：
期刊论文
[1]Integrating bimetallic AuPd nanocatalysts with a 2D aza-fused π-conjugated microporous polymer for light-driven benzyl alcohol oxidation[J]. Yunong Li,Lei Wang,Jingxiang Low,Di Wu,Canyu Hu,Wenbin Jiang,Jun Ma,Chengming Wang,Ran Long,Li Song,Hangxun Xu,Yujie Xiong. Chinese Chemical Letters. 2020(01)
[2]基于太阳能光热发电的热化学储能体系研究进展[J]. 汪德良,张纯,杨玉,张磊,白文刚,李红智,姚明宇. 热力发电. 2019(07)
[3]Ultrathin 2D Conjugated Polymer Nanosheets for Solar Fuel Generation[J]. Xin-Lei Zhang,Lei Wang,Liang Chen,Xiao-Yu Ma,Hang-Xun Xu. Chinese Journal of Polymer Science. 2019(02)
本文编号：3512312
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