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本发明针对现有红外反料可见光反射率低、TiO₂光催化降解有机物导致寿命短的问题,创新性提出Y-Nd-Mo与TiO₂复合方案。通过高价阳离子掺杂抑制TiO₂光催化活性,同时Ti⁴⁺与Y⁵⁺、Nd⁵⁺、Mo⁶⁺协同作用拓宽光反射范围,实现可见光与近红外光同步高效反射,兼具高反射率与优异耐候性,为太阳能电池双面发电及节能涂料提供新型材料。
本发明属于化工颜料技术领域,尤其涉及一种红外可见光反料及其制备方法。
随着社会的持续不断的发展,能源问题日渐突出,逐渐成为人们关注的重点,为了人类的可持续发展,现在正积极开发利用太阳能,以节约地球上有限的不可再生资源。其中一种应用就是太阳能电池,现如今为了配合太阳能电池的双面发电技术的要求,解决太阳能电池背面光照不足的问题,需要采用一种高反射太阳能膜,把地面的可见光和红外尽可能的反射给太阳能电池的背面,从而大大地提高太阳能电池的转换效率。另一方面的应用是运用某种方法降低或防止太阳辐射所引起的温升以节能,我们大家都知道在某些情况下,太阳强烈辐射所产生的热量反而给人们的生活带来了能源的消耗,如喷淋装置、空调、冷气机和电风扇等降温制冷设备,在某些发达国家,这些为降温所消耗的能量,甚至占全年总能耗的20%以上。众所周知,太阳的辐射光谱分为三大部分,紫外,可见光和红外光,其中可见光和红外光共占据整个辐射能量的90%以上,如果能将这部分光反射回大气中,这将使得被太阳光辐射的表面温度大幅度的降低。太阳热反射涂料(俗称红外反射涂料)就是一种简便而有效的降低表面温度的技术,它已被大范围的使用在建筑、石油、运输、造船工业、军工、航天等行业。
其中无论是高反射太阳能膜还是太阳热反射涂料,其中具有太阳热反射功能的成分主要是具有高反射率的复合无极金属氧化物颜料。目前应用较为广泛的都是红外反射涂料,顾名思义就是对太阳光的红外光具有非常好的反射效果,而对其他光谱则无反射效果或反射效果比较差。而在太阳能电池的双面发电技术领域中对高反射太阳能膜的要求是既可反射红外光还能反射可见光,这对热反射功能的成分提出了新要求,即所需的反料需既有红外光反射性还具有可见光反射性。
为了解决以上问题,本发明提供一种红外可见光反料及其制备方法,该红外可见光发料具有高的红外可见光反射率及良好的机械性能,耐候性能,且制备工艺简单,利于工业化生产。
一、将按重量组分称取的y2o3,nd2o3,moo3,tio2,nio原料放在有机溶剂介质中球磨混合;
二、将步骤一所得的混合物在1400~1600℃煅烧60~180min,即得。
本发明的有益效果为,y-nd-mo纳米颜料本身是一种高反料,其自身为黄色,在近红外光的反射率可达92~95%,但此颜料在可见光区域的反射率极低,不到5%。银白色的tio2反料在可见光和近红外区都有一定的反射率,但由于氧化钛是一种半导体材料,在紫外光的照射下会发生光催化反应,用于高反射太阳能膜或高反射涂料中时,其光催化特性会使膜或涂料中起粘结作用的有机组分分解掉,大幅度缩短膜或涂料的常规使用的寿命。tio2具有光催化特性的本质是氧化钛在紫外光激发下产生电子和空穴,电子和空穴与有机物发生氧化还原作用。本发明首次采用y-nd-mo纳米化合物与tio2复合反应,使得y-nd-mo高价阳离子对氧化钛进行离子掺杂,掺杂离子进入到氧化钛的晶格形成缺陷,这些缺陷会俘获电子和空穴,使电子和空穴在缺陷处复合,以光或者热的形式释放能量,结果,参与光催化反应的电子和空穴的数量就大幅度减少,光催化活性也大幅度的降低,来提升了tio2颜料的光稳定性。另一方面,在y-nd-mo纳米颜料中加入tio2,由于ti4+离子的加入,使得原来的组合变为y-nd-mo-ti四元新组合,ti4+离子会与y5+、nd5+、mo6+协同作用,将原来的只能反射红外光的化合物变成了既能反射红外光,又能反射可见光的新的组合物。另外,在上述组合物中我们还加入了nio,nio是一种颜色调节剂,能将上述组合物的颜色从黄色调节至淡黄色或者白色,使得新的组合物具有更加好的反射特性。总之,采用本发明的实验方法,我们可得到的一种红外可见光反料,该红外可见光发料具有高的红外可见光反射率及良好的机械性能,耐候性能,且制备工艺简单,利于工业化生产。
一、将按重量组分称取的y2o3,nd2o3,moo3,tio2,nio原料放在乙醇介质中球磨混合;
将所得产品分散在有机溶剂中形成涂料,将所得涂料喷涂在马口铁板表面,固化成膜后测试其光谱反射性能。所得产品的平均近红外反射率为74.67%,近红外反射率最高可达93.16%,平均可见光反射率为73.76%,可见光反射率最高可达93.62%。
一、将按重量组分称取的y2o3,nd2o3,moo3,tio2,nio原料放在乙二醇介质中球磨混合;
将所得产品分散在有机溶剂中形成涂料,将所得涂料喷涂在马口铁板表面,固化成膜后测试其光谱反射性能。所得产品的平均近红外反射率为76.74%,近红外反射率最高可达95.76%,平均可见光反射率为75.67%,可见光反射率最高可达95.82%。
一、将按重量组分称取的y2o3,nd2o3,moo3,tio2,nio原料放在丙醇介质中球磨混合;
将所得产品分散在有机溶剂中形成涂料,将所得涂料喷涂在马口铁板表面,固化成膜后测试其光谱反射性能。所得产品的平均近红外反射率为75.87%,近红外反射率最高可达94.76%,平均可见光反射率为74.96%,可见光反射率最高可达94.52%。
一、将按重量组分称取的y2o3,nd2o3,moo3,tio2,nio原料放在乙醇介质中球磨混合;
将所得产品分散在有机溶剂中形成涂料,将所得涂料喷涂在马口铁板表面,固化成膜后测试其光谱反射性能。所得产品的平均近红外反射率为70.56%,近红外反射率最高可达89.36%,平均可见光反射率为4.76%,可见光反射率最高可达7.62%。
一、将按重量组分称取的y2o3,nd2o3,moo3,tio2,nio原料放在乙二醇介质中球磨混合;
将所得产品分散在有机溶剂中形成涂料,将所得涂料喷涂在马口铁板表面,固化成膜后测试其光谱反射性能。所得产品的平均近红外反射率为24.67%,近红外反射率最高可达43.16%,平均可见光反射率为23.76%,可见光反射率最高可达43.62%。
以上实验数据都是将所得产品制成涂料,然后在光照作用下多次反复测试所得的结果,因而在对比例2中所得的反射率远没有单次测试所得的结果高。所得的红外可见光反料在高反射太阳能膜中有很好的应用前景。
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