一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能材料制备的技术领域，尤其涉及一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]太阳能作为一种取之不尽用之不竭的可再生能源，其清洁、高效、经济利用对于解决全球能源供应紧张以及化石能源消耗带来的环境污染问题具有极其重要的战略意义。发展太阳能技术已经成为我国以及全球可持续能源发展战略的核心内容之一。
[0003]光热转换利用技术是太阳能发展的主流技术路径之一。当前光热太阳能技术主要利用形式为太阳能聚光加热集热管(集热器)，在通过集热管(集热器)换热获得最终的热能产品，其主要形式包括碟式、塔式、槽式、菲涅耳式、平板等。这种技术的主要问题在于集热管(集热器)再吸热和换热过程中不可避免的造成了能量的损失，从而降低了系统的效率，最终制约了系统的经济性。
[0004]当前，随着微纳米技术的不断发展以及其应用领域的不断拓展，其在对流换热、热辐射、导热等方面都有越来越多的应用。近年，在太阳能光热转化领域提出了一种利用纳米材料直接作为换热介质，微纳米材料通过吸收太阳辐射直接对局部工质进行加热沸腾，产生热蒸汽等产品，最终有效的提高了太阳能的光热转化效率。该方法为高效太阳能热利用技术提供了一种新的解决途径。
[0005]然而，值得指出的是，如何开发和制备稳定高效的微纳米吸光沸腾材料成为该项技术的核心和关键。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，并提供一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法。
[0007]为实现上述目的，本发明技术方案如下:
一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法，包括以下步骤:
a)制备一种膨胀石墨；
b)低温等离子体放电处理:将制备的膨胀石墨样品填充于放电容器中，通过介质阻挡放电处理，即可获得适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料。
[0008]所述的膨胀石墨制备方法包括化学氧化法、电化学法或爆炸法。
[0009]所述介质阻挡放电处理方法中的工作气氛组成为80%的氮气与20%的氧气。
[0010]所述介质阻挡放电处理方法中的有效放电电压为40~45 kV，放电频率为7~9MHz ο
[0011]本发明的主要优点包括:
1.采用本发明方法获得的改性膨胀石墨材料能够实现光热转化效率提高10%以上。
[0012]2.本发明方法操作简单，成本低，适合大规模工业化应用。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料制备方法流程图；
图2是未经放电处理膨胀石墨的微观结构特征扫描图；
图3是实施例1所得到的改性膨胀石墨材料微观结构特征扫描图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法，包括以下步骤:
a)制备一种膨胀石墨；
b)低温等离子体放电处理:将制备的膨胀石墨样品填充于放电容器中，通过介质阻挡放电处理，即可获得适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料。
[0015]所述的膨胀石墨制备方法包括化学氧化法、电化学法或爆炸法。
[0016]所述介质阻挡放电处理方法中的工作气氛组成为80%的氮气与20%的氧气。
[0017]所述介质阻挡放电处理方法中的有效放电电压为40~45 kV，放电频率为7~9MHz ο
[0018]通过以下实施例1对本发明进一步阐述:
a)制备一种膨胀石墨:取500μπι石墨20g置于100ml的三口烧瓶，加入600ml浓硫酸，以300r/min的速度搅拌lOmin，随后加入200ml发烟硝酸，塞上瓶塞室温搅拌24h。待反应结束后，用冰水对反应液进行稀释并抽滤，反复用去离子水洗涤至中性，室温自然晾干后置于管式炉中，在1000°C下快速膨胀10s，即可得如图2所示的膨胀石墨；
b)低温等离子体放电处理:将制备的膨胀石墨样品填充于放电容器中，通入20%O2 +80%队的氮氧混合气体，空速(mL—V1)与膨胀石墨质量(g)之比为360000:1 ;使样品暴露于气氛中5 min;接通交流电源，有效电压处于40~45 kV之间，放电频率为7~9 MHz，功率维持在100~120 W，材料在放电的环境下，处理10 min ;关闭电源，继续通处理气氛5 min,取出材料，即可获得一种如图3所示的适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料。
[0019]如图2和图3所示，本发明所获得的改性膨胀石墨相较于处理前相比，结构变得致密，表面缺陷增多，光谱选择性增强，光热效率提高10%以上。本发明方法操作简单，成本低，适合大规模工业化应用。
【主权项】
1.一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: a)制备一种膨胀石墨； b)低温等离子体放电处理:将制备的膨胀石墨样品填充于放电容器中，通过介质阻挡放电处理，即可获得适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料。2.根据权利要求1所述一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法，其特征在于，所述的膨胀石墨制备方法包括化学氧化法、电化学法或爆炸法。3.根据权利要求1所述一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法，其特征在于，所述介质阻挡放电处理方法中的工作气氛组成为80%的氮气与20%的氧气。4.根据权利要求1所述一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法，其特征在于，所述介质阻挡放电处理方法中的有效放电电压为40~45 kV，放电频率为7~9 MHz。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法,其主要步骤包括：制备一种膨胀石墨，将制备的膨胀石墨样品填充于放电容器中，通过介质阻挡放电处理，即可获得适用于太阳能吸光沸腾的改性膨胀石墨材料。采用本发明方法获得的改性膨胀石墨材料能够实现光热转化效率提高10%以上。本发明方法操作简单，成本低，适合大规模工业化应用。
【IPC分类】C09K5/14, C01B31/04
【公开号】CN104986756
【申请号】CN201510339712
【发明人】张良, 王思瑶, 吴声豪, 章楠豪, 杨骥琦, 籍婷, 陆燕宁, 朱春
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月18日