专利名称：金属-介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂层制备方法，具体地说，涉及一种具有光热转化功能的由金
属-介质复合材料构成的太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法。
背景技术：
人类生存环境的恶化和能源的日益短缺是当今世界面临的两个重大问题，利用新 型可再生能源是解决上述问题的根本出路，其中太阳能由于其清洁、取之不尽、用之不竭的 优点成为新能源的首选。太阳能光谱选择性吸收涂层是太阳能热利用中的关键技术。
太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法有涂料法，电化学沉积法，气相沉积法 (物理气相沉积和化学气相沉积)和真空镀膜法(真空蒸发和溅射沉积)等。涂料法制备 涂层成本较低，工艺设备简单，耐环境能力强，重复性好，容易实现机械化生产，但涂层厚度 一般都在数微米以上，红外发射率很大，而且由于树脂的耐高温性较差，难以制备高温选择 性吸收涂层。电化学沉积法工艺简单，且能制备出选择性优良的涂层，但存在环境污染问 题，且制备的涂层耐腐蚀性差。真空镀膜法是目前市场上占主导地位的制备技术，可通过控 制工艺条件而得到满意的选择性吸收涂层，但镀膜设备复杂、工艺条件苛刻、成本高。
溶胶-凝胶法制备涂层不需要任何真空条件和太高的温度，具有环保，成膜均匀， 能大面积实施，成本低，周期短和易于工业化生产等优点，而且涂层化学组成比较容易控 制，涂层厚度在纳米到微米级可调，适合制备多组分涂层材料。美国专利US 5912045将5 30nm的导电型吸收粒子分散在A1203、 Si02、 Zr02等溶胶中，然后溶胶涂膜，制备所需的吸收 涂层。由于光吸收粒子预先制备，如何使吸收粒子达到所需的分散程度是需要解决的关键 问题，此制备工艺并不能体现溶胶_凝胶法可以在分子水平混合原料的优势。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的溶胶_凝胶法制备涂层过程中存在的吸收粒子分 散程度不能够满足要求的不足，提供一种新型的金属_介质型光谱选择性吸收涂层的制备 方法。 本发明的技术方案为一种金属-介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方 法，包括以下步骤 (1)制备金属材料和介质材料的复合溶胶； (2)将制得的复合溶胶用浸渍_提拉法、旋涂法或喷涂法涂覆在金属基材上，制备 溶胶膜； (3)溶胶膜在室温下干燥，然后300°C 60(TC热处理，并用氢气还原，随炉冷却后 得到有光热转换功能的金属_介质太阳能光谱选择性吸收涂层。 优选的是，所述的制备复合溶胶时，是将金属材料和介质材料的前驱物溶解在溶 剂中，加入成膜助剂，充分混合搅拌、溶解，形成复合溶胶。 优选的是，制备复合溶胶时，先将介质材料的前驱物溶解在溶剂中，添加成膜促进剂，制备介质材料溶胶，然后加入金属材料的前驱物，充分搅拌，溶解，形成复合溶胶；或者 将金属材料和介质材料的前驱物一起溶解在溶剂中，添加成膜促进剂，形成复合溶胶。
优选的是，所述的金属材料是镍、铜、金、钯中的任意一种或任意两种或任意三种。
优选的是，所述的介质材料是氧化镁、二氧化钛、二氧化硅和三氧化二铝中的任意 一种或任意两种。 优选的是，所述的金属材料的前驱物是含铜、金、镍、钯的金属醇盐或无机盐。
优选的是，所述的介质材料的前驱物是含镁、钛、硅、铝的金属醇盐或无机盐。
优选的是，所述的成膜促进剂是聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇。
优选的是，所述的溶剂为水或乙醇。 本发明的有益效果为由于本方法是利用金属和介质材料的前驱物溶解形成溶 胶，因此能确保两种组分在分子水平混合均匀，制备的涂层的化学组成和厚度易于控制，解 决了吸收粒子分散不均匀的问题，光吸收效果更好。另外该方法工艺简单、成本低、易于工 业化、所需设备不复杂。
具体实施例方式
本发明的第一具体实施例，Ni/Si02光谱选择性吸收涂层的制备
7. 5mL硅酸乙酯，72g Ni (N03)2 *6H20和lg成膜促进剂聚乙烯吡咯烷酮溶于250mL 乙醇中，室温下搅拌1小时使Ni (N03) 2 6H20完全溶解，加入5mL 0. 5M盐酸，继续搅拌1小 时，制得含镍离子的复合溶胶。用旋涂法在预先清洗过的铝片上制备溶胶膜，溶胶膜在空气 中室温干燥24小时，然后以2°C /min的升温速率在N2气体中加热至400°C ，并在H2和N2混 合气体中保温l小时，最后在炉中自然冷却至室温，获得黑色的吸收涂层，其可见光吸收率 92%。 本发明的第二具体实施例，NiCu/Al203光谱选择性吸收涂层的制备
4g异丙醇铝和1. 5g络合剂乙酰乙酸乙酯加入80mL水中，85 °C水解半小时后 加入6mLlM硝酸，继续保持恒温2. 5小时，升温至9(TC老化7小时，制得铝溶胶。将20g Ni(N03)2 6H20，3g Cu(N03)2 6H20和0. 5g成膜促进剂聚乙二醇加入铝溶胶中，搅拌半小 时，使Ni (N03) 2 6H20， Cu (N03) 2 6H20和成膜促进剂充分溶解，制得含镍离子和铜离子的复 合溶胶。用浸渍-提拉法在铝片上制备溶胶膜，溶胶膜在空气中室温干燥24小时，然后以 5°C /min的升温速率在N2气体中加热至500°C，并在H2和N2混合气体中保温1. 5小时，最 后在炉中自然冷却至室温，获得黑色的吸收涂层。
权利要求
一种金属-介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)制备金属材料和介质材料的复合溶胶；(2)将制得的复合溶胶用浸渍-提拉法、旋涂法或喷涂法涂覆在金属基材上，制备溶胶膜；(3)溶胶膜在室温下干燥，然后300℃～600℃热处理，并用氢气还原，随炉冷却后得到具有光热转换功能的金属-介质太阳能光谱选择性吸收涂层。
2. 根据权利要求1所述的金属_介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特 征在于所述的制备复合溶胶时，是将金属材料和介质材料的前驱物溶解在溶剂中，加入成 膜助剂，充分混合搅拌、溶解，形成复合溶胶。
3. 根据权利要求2所述的金属-介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于制备复合溶胶时，先将介质材料的前驱物溶解在溶剂中，添加成膜促进剂，制备介质材料溶胶，然后加入金属材料的前驱物，充分搅拌，溶解，形成复合溶胶。
4. 根据权利要求2所述的金属-介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于制备复合溶胶时，将金属材料和介质材料的前驱物一起溶解在溶剂中，添加成膜促进剂，形成复合溶胶。
5. 根据权利要求1所述的金属-介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于所述的金属材料是镍、铜、金、钯中的任意一种或任意两种或任意三种。
6. 根据权利要求1所述的金属-介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于所述的介质材料是氧化镁、二氧化钛、二氧化硅和三氧化二铝中的任意一种或任意 两种。
7. 根据权利要求2至4的任意一项所述的金属_介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于所述的金属材料的前驱物是含铜、金、镍、钯的金属醇盐或无机盐。
8. 根据权利要求2至4的任意一项所述的金属_介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于所述的介质材料的前驱物是含镁、钛、硅、铝的金属醇盐或无机盐。
9. 根据权利要求2至4的任意一项所述的金属_介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于所述的成膜促进剂是聚乙烯吡咯烷酮和聚乙二醇。
10. 根据权利要求2至4的任意一项所述的金属_介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于所述的溶剂为水或乙醇。
全文摘要
本发明涉及一种金属-介质型太阳能光谱选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤(1)制备金属材料和介质材料的复合溶胶。(2)将制得的复合溶胶用浸渍-提拉法、旋涂法或喷涂法涂覆在金属基材上，制备溶胶膜。(3)溶胶膜在室温下干燥，然后300℃～600℃热处理，并用氢气还原，随炉冷却后得到有光热转换功能的金属-介质太阳能光谱选择性吸收涂层。由于本方法是利用金属和介质材料的前驱物溶解形成溶胶，因此能确保两种组分在分子水平混合均匀，制备的涂层的化学组成和厚度易于控制，解决了吸收粒子分散不均匀的问题，光吸收效果更好。另外该方法工艺简单、成本低、易于工业化、所需设备不复杂。
文档编号B05D3/10GK101767081SQ200810192950
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者于名讯, 刘永峙, 姜兴三, 王存安, 赵均英, 邱桂花 申请人:中国兵器工业集团第五三研究所青岛分所