金属有机光热转换材料、光热转换层及其制备方法与光热转换装置

本发明涉及光热转换材料，尤其涉及一种金属有机光热转换材料、光热转换层及其制备方法与光热转换装置。

背景技术：

1、光热转换技术可将太阳能转换为热能，是提升资源利用率、实现能源利用可持续发展的有效途径，在海水淡化、废水净化、光热除冰、光热治疗和热能存储等领域发挥着重要作用。低成本、高稳定性及高性能的光热转换材料是该项技术的核心要素，也是学术界和工业界一直努力追求的目标。常见的光热转换材料有：碳基材料、金属基纳米粒子、聚合物材料、无机半导体材料以及它们的复合材料等。相较于其他材料，聚合物由于具有分子结构可调、原料丰富、成本低、热导率低且环境友好等独特的优势引起了科学家广泛的兴趣。然而高性能聚合物基光热转换材料种类稀少，大部分存在合成步骤复杂，光热转换效率低等问题，限制了其进一步的应用与发展。

2、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属有机光热转换材料、光热转换层及其制备方法与光热转换装置，旨在丰富聚合物基光热材料的种类、并解决现有聚合物基光热转换材料的光热转换效率还有待进一步提高的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的第一方面，提供一种金属有机光热转换材料，其中，所述金属有机光热转换材料的结构式为：

4、

5、其中，n为正整数；r1、r2各自独立地选自h或烷基；r3为连接键或烷氧基取代的苯基；r4选自以下结构中的一种：

6、

7、r5、r6、r7、r8、r9、r10均为烷基，“★”表示连接位点。

8、可选地，所述r3的结构式为：

9、其中，r11、r12均为烷基。

10、可选地，所述金属有机光热转换材料选自以下结构中的一种：

11、

12、本发明的第二方面，提供一种本发明如上所述的金属有机光热转换材料的制备方法，其中，包括步骤：

13、将在催化剂的作用下，通过sonogashira偶联反应后，得到所述金属有机光热转换材料；

14、其中r13为卤素原子。

15、可选地，所述金属有机光热转换材料的制备方法具体包括步骤：

16、将加入到第一有机溶剂中，然后加入三乙胺、催化剂，在常温下通过sonogashira偶联反应后，加入甲醇，过滤后得到所述金属有机光热转换材料。

17、可选地，所述催化剂包括钯基催化剂和一价铜盐催化剂。

18、本发明的第三方面，提供一种光热转换层，其中，包括基底以及负载在所述基底上的光热转换材料，所述光热转换材料为本发明实施例如上所述的金属有机光热转换材料和/或采用本发明如上所述的制备方法制备得到的金属有机光热转换材料。

19、可选地，所述基底的材质包括聚合物泡沫材质、聚合物海棉材质、木质材质中的一种。

20、本发明的第四方面，提供一种本发明如上所述的光热转换层的制备方法，其中，包括步骤：

21、将所述金属有机光热转换材料分散到第二有机溶剂中，得到分散液；

22、将所述分散液施加到所述基底上，干燥后，得到所述光热转换层。

23、本发明的第五方面，提供一种太阳能光热转换装置，其中，包括本发明如上所述的光热转换层和/或采用本发明如上所述的制备方法制备得到的光热转换层。

24、有益效果：本发明通过分子结构设计，首次提供了所述结构的铂金属有机聚合物作为金属有机光热转换材料，丰富了聚合物基光热转换材料的种类，该金属有机光热转换材料的化学结构易调节，通过金属与配体、以及配体与配体之间的相互作用使得所述金属有机光热转换材料具有良好的光吸收和合适的能级。相比现有的聚合物基光热转换材料，本发明提供的金属有机光热转换材料具有良好的光子俘获能力和较大的光子俘获范围，能够覆盖紫外-可见-近红外波段；同时，具有增强的非辐射跃迁，使得更多的能量以热(分子振动)的形式释放到周围介质中，进而具有较高的光热转换效率。

技术特征：

1.一种金属有机光热转换材料，其特征在于，所述金属有机光热转换材料的结构式为：

2.根据权利要求1所述的金属有机光热转换材料，其特征在于，所述r3的结构式为：

3.根据权利要求1所述的金属有机光热转换材料，其特征在于，所述金属有机光热转换材料选自以下结构中的一种：

4.一种如权利要求1-3任一项所述的金属有机光热转换材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属有机光热转换材料的制备方法具体包括步骤：

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括钯基催化剂和一价铜盐催化剂。

7.一种光热转换层，其特征在于，包括基底以及负载在所述基底上的光热转换材料，所述光热转换材料为权利要求1-3任一项所述的金属有机光热转换材料和/或采用权利要求4-6任一项所述的制备方法制备得到的金属有机光热转换材料。

8.根据权利要求7所述的光热转换层，其特征在于，所述基底的材质包括聚合物泡沫材质、聚合物海棉材质、木质材质中的一种。

9.一种如权利要求7-8任一项所述的光热转换层的制备方法，其特征在于，包括步骤：

10.一种太阳能光热转换装置，其特征在于，包括权利要求7-8任一项所述的光热转换层和/或采用权利要求9所述的制备方法制备得到的光热转换层。

技术总结
本发明公开一种金属有机光热转换材料、光热转换层及其制备方法与太阳能光热转换装置，所述金属有机光热转换材料的结构式为：其中，n为正整数；R<subgt;1</subgt;、R<subgt;2</subgt;各自独立地选自H或烷基；R<subgt;3</subgt;为连接键或烷氧基取代的苯基；R<subgt;4</subgt;选自以下结构中的一种：R<subgt;5</subgt;、R<subgt;6</subgt;、R<subgt;7</subgt;、R<subgt;8</subgt;、R<subgt;9</subgt;、R<subgt;10</subgt;均为烷基，“★”表示连接位点。本发明首次提供了所述结构的铂金属有机聚合物作为金属有机光热转换材料，所述金属有机光热转换材料具有良好的光子俘获能力和较大的光子俘获范围，能够覆盖紫外‑可见‑近红外波段；同时，具有增强的非辐射跃迁，使得更多的能量以热(分子振动)的形式释放到周围介质中，进而具有较高的光热转换效率。

技术研发人员：黄维扬,张苗,曾远康,穆罕默德·纳希恩·阿尔·苏布里·伊万
受保护的技术使用者：香港理工大学深圳研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16