[发明专利]一种增强太阳光全光谱吸收特性的复合纳米颗粒

说明书

本发明公开一种增强太阳能全光谱体吸收特性的复合纳米颗粒，具体为Fe3O4@SiO2@Au复合纳米颗粒；该复合纳米颗粒由不同材料的球壳组合而成，可以激发多个表面的局域表面等离激元，从而在较宽波段的太阳光谱下具有良好的吸收效果；在太阳光谱能量较集中的波长为300nm～1000nm范围内具有较高的吸收效率，本发明考虑的复合纳米颗粒结构简单，易于加工，可用于提高光热转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能技术领域，具体为一种增强太阳能全光谱体吸收特性的复合纳米 颗粒。

背景技术

日益减少的化石能源以及严峻的环境变化与人们不断增加的能源需求之间的矛盾 迫使人们寻找并开发可再生能源。太阳能具有低成本、无污染、安全性高的优势，尤其在纳米流体强化传热、能源转换等领域的研究和应用中十分广泛，能够找到全光谱光吸 收较好且传热性能良好的纳米颗粒结构变得尤为重要，可以实现同时增加流动工质的光 吸收率和传热性能。近年来，复合纳米颗粒在光热转换领域的研究和应用取得进展，一 定程度上缓解了传统太阳能应用中辐射热损失以及光学损失较大的问题。然而，当前研 究及应用中复合纳米颗粒大多只在较窄的波段具有较好的吸收特性，导致光热转换效率 不高。

发明内容

为了克服现有技术中存在的太阳能光热转换工质所采用纳米颗粒只在较窄的波段 具有良好的消光效果，导致光热转换效率不高的技术问题，本发明提供一种增强太阳能全光谱吸收特性的复合纳米颗粒。

一种增强太阳能全光谱体吸收特性的复合纳米颗粒：Fe3O4@SiO2@Au复合纳米颗粒；包括：纳米球、球壳1和球壳2；其中，纳米球1和球壳2由吸收性介质材料制成， 球壳1由非吸收性透明介质材料制成。

其中，纳米球的半径为10～50nm，球壳1和球壳2的厚度分别为5～12nm。纳米 球的材料为Fe3O4，球壳1的材料为SiO2，球壳2的材料为Au。

与现有技术相比，本发明提供的具有太阳能全光谱体吸收特性的复合纳米颗粒具有 优点如下：

1、该复合纳米颗粒由不同材料的球壳组合而成，可以激发多个表面的局域表面等离激元，从而在较宽波段的太阳光谱下具有良好的吸收效果；

2、在太阳光谱能量较集中的波长为300nm～1000nm范围内具有较高的吸收效率，本发明考虑的复合纳米颗粒结构简单，易于加工，可用于提高光热转换效率。

附图说明

图1为30nmFe3O4@12nm SiO2@10nmAu球形复合纳米颗粒示意图。

图2为30nmFe₃O₄@12nmSiO₂@10nmAu球形复合纳米颗粒吸收因子光谱图。

图3为30nmFe3O4@12nmSiO2@10nmAu球形复合纳米颗粒边界Poynting矢量积 分示意图。

图4为30nmFe3O4@12nm SiO2@10nmAu三层复合纳米颗粒的稳态温度分布 图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明

本发明的方案是通过研究解决不同结构参数对复合纳米颗粒辐射吸收产热的影响， 计算该复合纳米颗粒辐射吸收特性及产热特性的参数变化规律，从而得到实现一种可增 强太阳光全光谱吸收的复合纳米颗粒。

具有太阳能全光谱体吸收特性的复合纳米颗粒：Fe3O4@SiO2@Au复合纳米颗粒；包括：纳米球、球壳1和球壳2；其中，纳米球1和球壳2由吸收性介质材料制成，球 壳1由非吸收性透明介质材料制成。

其中，纳米球的半径为10～50nm，球壳1和球壳2的厚度分别为5～12nm。纳米 球的材料为Fe3O4，球壳1的材料为SiO2，球壳2的材料为Au。