硫化铜空心结构的制备、表征及其光热转换特性研究

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近年来光热转换材料因其可以有效地将光能转化成热能用于太阳能集热、医学治疗等方面而备受关注。空心结构的材料因其独特的空心结构所形成的大吸收截面,故具有更高的光热转换效应,对于光热转换性能研究具有重要意义。  本文首先调控合成了球形、方形的氧化亚铜前驱体,然后以该前驱体为模板通过硫化反应制备了球形、方形硫化铜空心结构。通过XRD、TEM、SEM等多种测试和表征方法,研究了合成条件对产物结构的影响。并用UV-Vis-NIR光谱仪、实验室自组装的光热转换装置对样品进行了光学分析及光热性能的研究。研究结果表明:  1)以硫酸铜作为铜源,葡萄糖作为还原剂,采用SDS和PVP-K90复配做表面活性剂,加入氢氧化钠提供碱性环境,采用液相化学还原法制备了氧化亚铜前驱体,并以该前驱体为模板制备了球形硫化铜空心结构。通过改变硫代乙酰胺、氢氧化钠的加入量、反应时间等因素合成不同壳厚的球形硫化铜空心结构。  2)用本尼迪试剂制备方形氧化亚铜前驱体,并用该方形氧化亚铜前驱体制备了方形硫化铜空心结构。通过改变硫代乙酰胺、氢氧化钠的加入量、反应物浓度等因素合成不同壳厚的方形硫化铜空心结构。  3)利用UV-Vis-NIR光谱仪、实验室自组装的光热转换装置对样品进行了光学分析及光热性能的研究。得出样品在紫外、可见和近红外波段有较好的光吸收性能,尤其在650nm处吸收格外明显;随着固含量的增加,样品对光的吸收越多,光热转换性能越高;随着壳厚的增加,样品对光的吸收越多,光热转换性能越高;随着激光功率的增加,样品对光的吸收越多;相同条件下,方形样品的光热转化性能要好于球形样品。
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