本發明屬于復合材料的技術領域,具體涉及兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體。
背景技術:
在工業生活中許多溶劑的分解都需要催化劑,而他們催化反應的進行往往需要吸收熱量。目前,將甲醇作為原燃料制氫已是相當普遍,在化石燃料日益枯竭的今天,甲醇制氫無疑是雪中送炭。氫氣,作為一種可再生清潔能源,在很多領域都被使用,如電子產業、石油化工等。但是甲醇的直接燃燒面臨巨大問題,其燃料化學
技術實現要素:
本發明的目的是提供一種兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體及制備方法,該納米流體能夠在保證熱催化性能的前提下提高光吸收性能,將光吸收范圍由可見光擴展為近紅外甚至達到全光譜利用,將催化裝置中需要通過外部能源加熱改善成利用兼備有熱催化特性的強光吸收的納米流體的內部加熱,能夠減少一次能源的利用成本和簡化反應裝置。
為實現上述目的,本發明采用的技術方案是:
一種兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體,由納米顆粒與制氫溶劑混合而成,所述納米顆粒由具有熱催化性能的材料與具有等離激元效應的材料復合而成。
優選的,所述納米顆粒由兩種或兩種以上材料合成;溶劑由一種或者多種制氫原液組成。在選擇具有熱催化性能的材料與具有等離激元效應的材料時,可分別選擇一種或多種,多種材料的混合能夠使得混合物獲得多種特性。
所述納米顆粒中的具有熱催化性能的材料與制氫溶劑直接接觸,以保證具有熱催化性能的材料不喪失其熱催化性能。如,所述具有等離激元效應的材料呈不連續形狀分布在具有熱催化性能的材料表面,且具有等離激元效應的材料間留有間隙,制氫溶劑通過這些間隙與具有熱催化性能的材料直接接觸。優選的,所述具有等離激元效應的材料為若干個圓點狀,并點綴分布在具有熱催化性能的材料表面。
一種兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體的制備方法,步驟如下:
步驟一:制備納米顆粒:確定制備納米顆粒所需的具有熱催化性能的材料與具有等離激元效應的材料,制備復合納米顆粒;
步驟二:制備納米流體:將納米顆粒加入到制氫溶劑中,超聲獲得均勻的納米流體。
有益效果:本發明提供了一種兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體及制備方法,該納米流體由具有熱催化性能的材料以及具有等離激元效應的材料制備成復合納米顆粒,并與制氫溶劑形成納米流體,不僅使其具有熱催化性能,而且可以利用等離激元效應增強納米流體的光吸收。相較于單有熱催化特性的納米流體,加入具有等離激元效應的材料后,可以促進納米流體對光的吸收,吸收度增大,擴大光吸收范圍,從而將熱催化裝置中需要通過外部能源加熱改善成利用兼備有熱催化特性的強光吸收的納米流體的內部加熱,形成光輔助熱催化裝置。這樣減少了一次能源的利用成本和簡化反應裝置。
附圖說明
圖1為納米流體示意圖
圖中,1、具有熱催化性能的材料,2、具有等離激元效應的材料,3、制氫溶劑。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。
如圖1所示,本發明提供的兼備太陽能強化吸收與熱催化屬性的納米流體,由納米顆粒與制氫溶劑混合而成,所述納米顆粒由具有熱催化性能的材料與具有等離激元效應的材料復合而成。
納米顆粒由兩種或兩種以上材料合成;溶劑由一種或者多種制氫原液組成。在選擇具有熱催化性能的材料與具有等離激元效應的材料時,可分別選擇一種或多種,多種材料的混合能夠使得混合物獲得多種特性。
納米顆粒中的具有熱催化性能的材料與制氫溶劑直接接觸,以保證具有熱催化性能的材料不喪失其熱催化性能。如圖1中,具有等離激元效應的材料呈若干個圓點狀分布于具有熱催化性能的材料表面,圓點狀的具有等離激元效應的材料之間留有間隙,制氫溶劑通過這些間隙與具有熱催化性能的材料直接接觸。除圓點狀外,具有等離激元效應的材料還可以為其他不連續的形狀。
下面通過具體實施例對本發明做進一步說明。根據下述實施例,可以更好的理解本發明。
下述實施例以cuo/ag納米流體為例進行說明,cuo對甲醇具有催化作用,ag具有表面等離激元效應,將這兩種性能的材料制備出納米顆粒與甲醇混合,可以形成一種兼備熱催化特性的強光吸收納米流體。
實施例1:
第一步:cuo/ag納米顆粒的制備
(1)將1.7625gcu(no3).3h20與5gpvp(聚乙烯吡絡烷酮)溶于150ml去離子水中,磁力攪拌4h,作為前驅體;然后配置濃度為0.1mol/l的氨水145ml,逐滴加入前驅體中,磁力攪拌并在60℃下加熱8h,反應結束后用去離子水清洗5次,干燥得cuo粉末;
(2)將制備的cuo粉末溶于100ml乙醇溶液中,并超聲1h,將配置好的濃度為0.03mol/l的sncl2乙醇溶液滴入cuo乙醇溶液中,磁力攪拌15min中,用乙醇溶液清洗5次,得到活性cuo;
(3)將活性cuo乙醇溶液逐滴滴入配置好的濃度為0.015mol/l的agno3溶液中,反應2h,用去離子水清洗5次,干燥得到cuo/ag納米顆粒。
第二步:cuo/ag納米流體制備過程:
將干燥得到的cuo/ag納米顆粒稱取0.02g,根據cuo與ag在cuo/ag納米顆粒中所占的質量比例,分別為cuo占89.3%,ag占10.7%,加入19.4ml甲醇,超聲15min中得到體積濃度為0.015%的均勻納米流體。
利用分光光度計,對配置體積濃度為0.015%的cuo和cuo/ag納米流體測吸收度,cuo溶液的吸收峰在638nm處,cuo/ag納米流體的吸收峰的位置在740nm,965nm,1160nm,可見相同濃度的cuo/ag納米流體與cuo溶液,前者的吸收度從可見到近紅外都較后者的高,且在波長800nm往后,cuo溶液的吸收曲線成明顯下滑趨勢,而cuo/ag納米流體的吸收曲線平緩,未有明顯下滑趨勢。
實施例2:
第一步:cuo/ag納米顆粒的制備
(1)將1.7625gcu(no3).3h20與5gpvp(聚乙烯吡絡烷酮)溶于150ml去離子水中,磁力攪拌4h,作為前驅體;然后配置濃度為0.1mol/l的氨水145ml,逐滴加入前驅體中,磁力攪拌并在60℃下加熱8h,反應結束后用去離子水清洗5次,干燥得cuo粉末;
(2)將制備出的cuo粉末溶于100ml乙醇溶液中,并超聲1h,將配置好的濃度為0.06mol/l的sncl2乙醇溶液滴入cuo乙醇溶液中,磁力攪拌15min中,用乙醇溶液清洗5次,得到活性cuo;
(3)將活性cuo乙醇溶液逐滴滴入配置好的濃度為0.03mol/l的agno3溶液中,反應2h,用去離子水清洗5次,干燥得到cuo/ag納米顆粒.
第二步:cuo/ag納米流體制備過程:
將干燥得到的cuo/ag納米顆粒稱取0.02g,根據cuo與ag在cuo/ag納米顆粒中所占的質量比例,分別為cuo占80.8%,ag占19.2%,加入18.7ml甲醇,超聲15min中得到體積濃度為0.015%的均勻納米流體。
利用分光光度計,對配置體積濃度為0.015%的cuo和cuo/ag納米流體測吸收度,cuo溶液的吸收峰在638nm處,cuo/ag納米流體的吸收峰在723nm,963nm,1161nm,可見相同濃度的cuo/ag納米流體與cuo溶液,前者的吸收度從可見到近紅外都較后者的高,且在波長800nm往后,cuo溶液的吸收曲線成明顯下滑趨勢,而cuo/ag納米流體的吸收曲線平緩,未有明顯下滑趨勢。
實施例3:
第一步:cuo/ag納米顆粒的制備:
(1)將1.7625gcu(no3).3h20與5gpvp(聚乙烯吡絡烷酮)溶于150ml去離子水中,磁力攪拌4h,作為前驅體;然后配置濃度為0.1mol/l的氨水145ml,逐滴加入前驅體中,磁力攪拌并在60℃下加熱8h,反應結束后用去離子水清洗5次,干燥得cuo粉末;
(2)將制備出的cuo粉末溶于100ml乙醇溶液中,并超聲1h,將配置好的濃度為0.12mol/l的sncl2乙醇溶液滴入cuo乙醇溶液中,磁力攪拌15min中,用乙醇溶液清洗5次,得到活性cuo;
(3)將活性cuo乙醇溶液逐滴滴入配置好的0.06mol/l的agno3溶液中,反應2h,用去離子水清洗5次,干燥得到cuo/ag納米顆粒.
第二步:cuo/ag納米流體制備過程:
將干燥得到的cuo/ag納米顆粒稱取0.02g,根據cuo與ag在納米粒子cuo/ag中所占的質量比例,分別為cuo占67.8%,ag占32.2%,加入17.8ml甲醇,超聲15min中得到體積濃度為0.015%的均勻納米流體。
利用分光光度計,對配置體積濃度為0.015%的cuo和cuo/ag納米流體測吸收度,cuo溶液的吸收峰在638nm處,cuo/ag納米流體的吸收峰在709nm,963nm,1199nm,可見相同濃度的cuo/ag納米流體與cuo溶液,前者的吸收度從可見到近紅外都較后者的高,且在波長800nm往后,cuo溶液的吸收曲線成明顯下滑趨勢,而cuo/ag納米流體的吸收曲線平緩,未有明顯下滑趨勢。
以上所述僅是本申請的具體實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來講,在不脫離本申請技術原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本申請的保護范圍。