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太阳能选择性吸收薄膜作为一种可以实现高效率光热转换的薄膜材料,是太阳能光热利用的核心材料之一。本文通过文献调研发现,目前主流的选择性吸收薄膜往往存在高温稳定性不佳,制备成本高等问题,不利于太阳能光热应用的推广和发展。针对这些问题,本文采用一种工艺简单的溶胶凝胶法成功制备了C-Ni-NiO和C-Ni-TiO2多孔复合薄膜,对溶胶网络配置和薄膜多孔结构调控展开研究,揭示薄膜形成机理,探索薄膜结构与其选择吸收性能的关系,确定了最优的薄膜制备工艺参数。主要研究结果如下:(1)以醋酸镍为前驱体,季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)为光聚合单体,硝酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为溶胶改性剂,采用光聚合诱导分相方法成功制备了C-Ni-NiO多孔复合薄膜。薄膜的NiO基体中镶嵌着金属镍颗粒,碳则以石墨纳米晶与无定形形式存在。PETA经过聚合-分相过程,在薄膜表面形成大孔结构,孔径随着PETA含量增加而变大。可以通过调节硝酸含量调整溶胶的凝胶化转变速度,随着硝酸含量升高,薄膜孔径下降,薄膜厚度上升,薄膜表面裂纹也随之逐渐消失。薄膜的选择吸收性能受薄膜厚度和表面孔直径影响,当薄膜的PETA含量为0.3,硝酸含量为0.9时,单层吸收薄膜的光热转换效率可达到74.9%,此时薄膜孔径0.9 μm,厚度250 nm。(2)以钛酸四丁酯和醋酸镍为前驱体,采用光聚合诱导分相方法,成功制备了C-Ni-Ti02多孔复合薄膜。镍以金属镍和镍氧化物的形式镶嵌于TiO2基体中。PETA与溶胶网络相溶性较好,并经过聚合-分相过程在薄膜内部形成直径约为500 nm的体相孔。醋酸镍可以通过与溶胶网络的络合,改变溶胶凝胶速度和溶胶网络与PETA的相溶性,从而影响PETA成孔。随着醋酸镍含量上升,体相孔逐渐减小直至消失,薄膜厚度也在溶胶粘度变大和孔结构改变的影响下从1.1 μm下降至460 nm。薄膜吸收性能由金属镍颗粒、碳和多孔形貌提供,其中体相孔能在大幅提高薄膜吸收率的同时不劣化薄膜辐射率。当醋酸镍加入量为0.1时,单层吸收薄膜的光热转换效率可达到85.2%,此时薄膜体相孔径500 nm,厚度860 nm。以上结果表明,本课题使用的溶胶凝胶法工艺简便可控,制备的C-Ni-NiO和C-Ni-TiO2多孔复合薄膜拥有良好的太阳光选择吸收性能,具备一定应用前景。