一種適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能材料制備的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為一種取之不盡用之不竭的可再生能源，其清潔、高效、經(jīng)濟(jì)利用對于解決全球能源供應(yīng)緊張以及化石能源消耗帶來的環(huán)境污染問題具有極其重要的戰(zhàn)略意義。發(fā)展太陽能技術(shù)已經(jīng)成為我國以及全球可持續(xù)能源發(fā)展戰(zhàn)略的核心內(nèi)容之一。
[0003]光熱轉(zhuǎn)換利用技術(shù)是太陽能發(fā)展的主流技術(shù)路徑之一。當(dāng)前光熱太陽能技術(shù)主要利用形式為太陽能聚光加熱集熱管(集熱器)，在通過集熱管(集熱器)換熱獲得最終的熱能產(chǎn)品，其主要形式包括碟式、塔式、槽式、菲涅耳式、平板等。這種技術(shù)的主要問題在于集熱管(集熱器)再吸熱和換熱過程中不可避免的造成了能量的損失，從而降低了系統(tǒng)的效率，最終制約了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
[0004]當(dāng)前，隨著微納米技術(shù)的不斷發(fā)展以及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，其在對流換熱、熱輻射、導(dǎo)熱等方面都有越來越多的應(yīng)用。近年，在太陽能光熱轉(zhuǎn)化領(lǐng)域提出了一種利用納米材料直接作為換熱介質(zhì)，微納米材料通過吸收太陽輻射直接對局部工質(zhì)進(jìn)行加熱沸騰，產(chǎn)生熱蒸汽等產(chǎn)品，最終有效的提高了太陽能的光熱轉(zhuǎn)化效率。該方法為高效太陽能熱利用技術(shù)提供了一種新的解決途徑。
[0005]然而，值得指出的是，如何開發(fā)和制備穩(wěn)定高效的微納米吸光沸騰材料成為該項(xiàng)技術(shù)的核心和關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下:
一種適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法，包括以下步驟:
a)制備一種膨脹石墨；
b)低溫等離子體放電處理:將制備的膨脹石墨樣品填充于放電容器中，通過介質(zhì)阻擋放電處理，即可獲得適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料。
[0008]所述的膨脹石墨制備方法包括化學(xué)氧化法、電化學(xué)法或爆炸法。
[0009]所述介質(zhì)阻擋放電處理方法中的工作氣氛組成為80%的氮?dú)馀c20%的氧氣。
[0010]所述介質(zhì)阻擋放電處理方法中的有效放電電壓為40~45 kV，放電頻率為7~9MHz ο
[0011]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)包括:
1.采用本發(fā)明方法獲得的改性膨脹石墨材料能夠?qū)崿F(xiàn)光熱轉(zhuǎn)化效率提高10%以上。
[0012]2.本發(fā)明方法操作簡單，成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料制備方法流程圖；
圖2是未經(jīng)放電處理膨脹石墨的微觀結(jié)構(gòu)特征掃描圖；
圖3是實(shí)施例1所得到的改性膨脹石墨材料微觀結(jié)構(gòu)特征掃描圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法，包括以下步驟:
a)制備一種膨脹石墨；
b)低溫等離子體放電處理:將制備的膨脹石墨樣品填充于放電容器中，通過介質(zhì)阻擋放電處理，即可獲得適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料。
[0015]所述的膨脹石墨制備方法包括化學(xué)氧化法、電化學(xué)法或爆炸法。
[0016]所述介質(zhì)阻擋放電處理方法中的工作氣氛組成為80%的氮?dú)馀c20%的氧氣。
[0017]所述介質(zhì)阻擋放電處理方法中的有效放電電壓為40~45 kV，放電頻率為7~9MHz ο
[0018]通過以下實(shí)施例1對本發(fā)明進(jìn)一步闡述:
a)制備一種膨脹石墨:取500μπι石墨20g置于100ml的三口燒瓶，加入600ml濃硫酸，以300r/min的速度攪拌lOmin，隨后加入200ml發(fā)煙硝酸，塞上瓶塞室溫?cái)嚢?4h。待反應(yīng)結(jié)束后，用冰水對反應(yīng)液進(jìn)行稀釋并抽濾，反復(fù)用去離子水洗滌至中性，室溫自然晾干后置于管式爐中，在1000°C下快速膨脹10s，即可得如圖2所示的膨脹石墨；
b)低溫等離子體放電處理:將制備的膨脹石墨樣品填充于放電容器中，通入20%O2 +80%隊(duì)的氮氧混合氣體，空速(mL—V1)與膨脹石墨質(zhì)量(g)之比為360000:1 ;使樣品暴露于氣氛中5 min;接通交流電源，有效電壓處于40~45 kV之間，放電頻率為7~9 MHz，功率維持在100~120 W，材料在放電的環(huán)境下，處理10 min ;關(guān)閉電源，繼續(xù)通處理氣氛5 min,取出材料，即可獲得一種如圖3所示的適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料。
[0019]如圖2和圖3所示，本發(fā)明所獲得的改性膨脹石墨相較于處理前相比，結(jié)構(gòu)變得致密，表面缺陷增多，光譜選擇性增強(qiáng)，光熱效率提高10%以上。本發(fā)明方法操作簡單，成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: a)制備一種膨脹石墨； b)低溫等離子體放電處理:將制備的膨脹石墨樣品填充于放電容器中，通過介質(zhì)阻擋放電處理，即可獲得適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法，其特征在于，所述的膨脹石墨制備方法包括化學(xué)氧化法、電化學(xué)法或爆炸法。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法，其特征在于，所述介質(zhì)阻擋放電處理方法中的工作氣氛組成為80%的氮?dú)馀c20%的氧氣。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法，其特征在于，所述介質(zhì)阻擋放電處理方法中的有效放電電壓為40~45 kV，放電頻率為7~9 MHz。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于光熱沸騰的改性膨脹石墨材料的制備方法,其主要步驟包括：制備一種膨脹石墨，將制備的膨脹石墨樣品填充于放電容器中，通過介質(zhì)阻擋放電處理，即可獲得適用于太陽能吸光沸騰的改性膨脹石墨材料。采用本發(fā)明方法獲得的改性膨脹石墨材料能夠?qū)崿F(xiàn)光熱轉(zhuǎn)化效率提高10%以上。本發(fā)明方法操作簡單，成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。
【IPC分類】C09K5/14, C01B31/04
【公開號】CN104986756
【申請?zhí)枴緾N201510339712
【發(fā)明人】張良, 王思瑤, 吳聲豪, 章楠豪, 楊驥琦, 籍婷, 陸燕寧, 朱春
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月18日