DE112020003642B4 - Infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung und deren Herstellungsverfahren - Google Patents
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Abstract
Infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung, die durch gleichmäßiges Mischen von Nano-Siliciumdioxid, Seltenerdsilikatverbindung und Molybdatverbindung im Massenverhältnis von 1: (0,5 - 2): (0,5 - 2) mittels einer Kugelmühle hergestellt wird; wobei die Seltenerdsilikatverbindung dem stöchiometrischen Verhältnis SiO2-(0,5 - 2)Re2O3-(0,1 - 1,0)Na2O entspricht und eine starke infrarotselektive Strahlungsleistung im Bereich von 9 bis 12 µm hat, wobei Re für La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Yb, Y oder Sc steht; wobei die Molybdatverbindung dem stöchiometrischen Verhältnis RMoO4 entspricht und eine starke infrarotselektive Strahlungsleistung im Bereich von 10 bis 14 µm hat, wobei R für Mg, Ca, Sr oder Ba steht.
Description
- GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Wärmestrahlung und betrifft eine infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung und ein Herstellungsverfahren dafür.
- STAND DER TECHNIK
- Mit der rasanten Entwicklung der Weltwirtschaft verschärft sich das Problem der Energiekrise zunehmend. Die Kühlung mittels Klimaanlagen stellt einen beträchtlichen Teil des Energieverbrauchs dar. Die Entwicklung einer effizienten Strahlungskühlungstechnologie ist von großer Bedeutung für die Reduzierung des Energieverbrauchs und den Schutz der Umwelt. Strahlungskühlung bezieht sich auf den Prozess, bei dem ein Objekt auf der Erde Wärme durch ein atmosphärisches Infrarotfenster in den Weltraum überträgt. Das Strahlungskühlmaterial ist ein auf diesem Prinzip basiertes Material mit einer spontanen Kühlfunktion. Während der Wärmeausbreitung stellt die Atmosphäre das Hauptübertragungsmedium für Infrarotstrahlung dar. Obwohl die Atmosphäre für sichtbares Licht transparent ist, kann ein großer Teil der Infrarotstrahlung im Infrarotband die Atmosphäre nicht durchdringen. Dies liegt daran, dass mehratomige Gasmoleküle wie H2O, CO2, O3 und CH4 in der Atmosphäre während der Übertragung von Infrarotstrahlung Änderungen des elektrischen Dipolabstands in Molekülen verursachen, was zur Absorption oder Streuung von Infrarotstrahlung führt, und in der tatsächlichen Atmosphäre gibt es auch viele feste oder flüssige Schwebstoffe wie Rauch, Nebel, Regen, Schnee, Staub usw., die die Übertragung von Infrarotstrahlung behindern können. Nach der Untersuchung der atmosphärischen Durchlässigkeit wurde festgestellt, dass die Absorption verschiedener Gasmoleküle im 8-14µm-Band schwach ist und sich Infrarotstrahlung durch die Atmosphäre in die Ferne ausbreiten kann, so dass dieser Bereich als „atmosphärisches Fenster“ bezeichnet wird.
- In der Sonnenlichtumgebung umfasst der Wärmeaustausch des Strahlungskühlers während des Arbeitsprozesses hauptsächlich die folgenden Arten: Erstens, Absorption der Sonnenstrahlung; Zweitens, Absorption der Infrarotstrahlung in der Atmosphäre; Drittens, Infrarotstrahlung, die durch das Infrarotfenster emittiert wird; Viertens, thermische Konvektion und Wärmeleitung bei natürlicher Luft. Um den besten passiven Kühleffekt zu erzielen, muss das Strahlungskühlmaterial ein hohes Emissionsvermögen im 8-14µm-Infrarotband und ein hohes Reflexionsvermögen im 0,38-2,5µm-Sonnenspektralband aufweisen. Der Strahlungskühler umfasst typischerweise eine Infrarotstrahlungsschicht und eine Sonnenlichtreflexionsschicht. Die Aufgabe der Infrarotstrahlungsschicht besteht darin, die Wärme des Objekts durch das Infrarot-Atmosphärenfenster in den Raum abzuleiten. Die Aufgabe der Sonnenlichtreflexionsschicht besteht darin, das Sonnenlicht effizient zu reflektieren und die Wärmeabsorption des Sonnenlichts zu reduzieren.
- Gegenwärtig wurde ein Strahlungskühler unter Nachtlichtbedingungen bereits realisiert, aber ein Hochleistungsstrahlungskühler, der die Anforderungen an die praktische Energie unter Tageslichtbedingungen erfüllt, ist noch nicht verfügbar. Bestehende offenbarte Strahlungskühler verwenden hauptsächlich die folgenden Methoden: Bei einer Ausgestaltung wird ein Strahlungskühler mit Nanostruktur durch Lithoätztechnologie und Nano-Plasmaabscheidungstechnologie konstruiert. Der photonische Strahlungskühler dieser Struktur hat hohe Kosten und kann keine Massenproduktion erreichen und der photonische Strahlungskühler hat eine geringe strukturelle Festigkeit, ist für Beschädigung anfällig und hat eine schlechte Langzeitstabilität. Eine andere Ausgestaltung besteht darin, anorganische funktionelle Substanzen wie Titandioxid und Glasmikrokügelchen mit Polymeren an ein hochreflektierendes Metallsubstrat zu binden, um einen Strahlungskühler zu erhalten. Aufgrund der unzureichenden Absorptionsselektivität von Funktions-Substanzen wie Titandioxid und Glasmikrokügelchen im Infrarotspektralbereich hat der hergestellte Strahlungskühler eine hohe Absorptionsrate und ein hohes Emissionsvermögen im nicht-infraroten atmosphärischen Fenster außerhalb des 8- 14µm-Bereichs, eine schlechte selektive Strahlungsfähigkeit und absorbiert leicht eine große Menge an zusätzlicher atmosphärischer Wärmestrahlung aus der Umgebung, wodurch der Gesamtkühleffekt des Strahlers geschwächt wird und die effektive Kühlleistung nicht ideal ist. Bisher wurden infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktionszusammensetzungen, die verwendet werden können, um die funktionellen Anforderungen von sowohl tags als auch nachts effizient wirkenden Strahlungskühlern zu erfüllen, und leicht in Massenproduktion und mit niedrigen Kosten herzustellen sind, und zugehörige Herstellungstechnik nicht offenbart.
- Aus der
DE 100 18 697 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Substraten mit einer Schicht aus anorganischem Gel-, Glas-, Glaskeramik- oder Keramikmaterial bekannt, in welchem man eine Beschichtungszusammensetzung, umfassend nanoskalige Teilchen und wasserlösliche organische Flexibilisatoren, auf das Substrat aufbringt und wärmebehandelt. Durch das in derDE 100 18 697 A1 beschriebene Verfahren können rissfreie und transparente Dickschichten erhalten werden. Die entsprechend beschichteten Substrate eignen sich insbesondere für optische, optoelektronische, elektronische, mikromechanische oder schmutzabweisende Bauteile. - In der
US 2013/0193346 A1 - OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung bereitzustellen, die Nachteile im Stand der Technik lösen kann, und eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung der obigen infrarotselektiven Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung bereitzustellen.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die folgende technische Lösung: eine infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung, die durch gleichmäßiges Mischen von Nano-Siliciumdioxid, Seltenerdsilikatverbindung und Molybdatverbindung im Massenverhältnis von 1: (0,5 - 2): (0,5 - 2) mittels einer Kugelmahle hergestellt wird; wobei Nano-Siliciumdioxid eine starke infrarotselektive Strahlungsleistung im Bereich von 8 bis 10 µm (der Infrarotstrahlungsabsorptionskoeffizient ist größer als 0,8) hat; wobei die Seltenerdsilikatverbindung dem stöchiometrischen Verhältnis SiO2-(0,5 - 2)Re2O3-(0,1 - 1,0)Na2O entspricht und eine starke infrarotselektive Strahlungsleistung (der Infrarotstrahlungsabsorptionskoeffizient ist größer als 0,8) im Bereich von 9 bis 12 µm hat, wobei Re für La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Yb, Y oder Sc steht; wobei die Molybdatverbindung dem stöchiometrischen Verhältnis RMoO4 entspricht und eine starke infrarotselektive Strahlungsleistung (der Infrarotstrahlungsabsorptionskoeffizient ist größer als 0,8) im Bereich von 10 bis 14 µm hat, wobei R für Mg, Ca, Sr oder Ba steht.
- Ferner vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Seltenerdsilikatverbindung SiO2- (0,5 - 2,0) RE2O3- (0,1 - 1,0) Na2O ist und RE für eines der Elemente La, Gd, Tm, Y und Sc oder eine Kombination einiger davon und noch bevorzugterweise für eines der Elemente La, Gd und Y oder eine Kombination einiger davon steht.
- Die Molybdatverbindung entspricht dem stöchiometrischen Verhältnis von RMoO4 und R steht vorzugsweise für eines der Elemente Mg und Ca oder eine Kombination der beiden Elemente.
- Die Nanofunktions-Zusammensetzung hat starke selektive Absorption-Strahlungseigenschaften in einem atmosphärischen Fenster von 8 bis 14 µm und ist transparent für UV-Licht, sichtbares Licht und Nahinfrarot-Sonnenlicht.
- Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Herstellen einer oben genannten infrarotselektiven Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung bereit, das konkret folgende Schritte umfasst:
- (a) Genaues Abwiegen von Nano-Siliciumdioxid, Seltenerdnitrat und Natriumnitrat gemäß dem stöchiometrischen Verhältnis der Seltenerdsilikatverbindung, Mischen und Dispergieren in einer gemischten Ethanol-Wasser-Lösung; Verdampfen des Lösungsmittels unter Wasserbad-Rührbedingungen, um ein Gel zu erhalten; Vorbrennen bei niedriger Temperatur von 120°C bis 150°C für 3 bis 6 Stunden und Wärmebehandlung danach bei 600°C bis 900°C für 3 bis 12 Stunden, um eine Seltenerdsilikatverbindung zu erhalten;
- (b) Genaues Abwiegen von Ammoniummolybdat und Erdalkalimetallnitrat gemäß dem stöchiometrischen Verhältnis der Molybdatverbindung und Auflösen in deionisiertem Wasser; Zubereiten einer Zitronensäurelösung und Tropfen in die obige Lösung bei gleichzeitigem heftigem Rühren, Einstellen des pH-Werts auf 3,0 bis 4,0, und Verdampfen des Lösungsmittels unter Wasserbad-Rührbedingungen, um ein Gel zu erhalten; Vorbrennen bei niedriger Temperatur von 120°C bis 150°C für 3 bis 6 Stunden und Wärmebehandlung danach bei 800°C bis 1000°C für 3 bis 12 Stunden, um eine Molybdatverbindung zu erhalten;
- (c) Abwiegen einer bestimmten Menge an Nano-Siliciumdioxid, Seltenerdsilikatverbindung und Molybdatverbindung gemäß dem Massenverhältnis der Nanofunktions-Zusammensetzung und Behandeln mit einer Hochgeschwindigkeitsschleif- und Dispergiermaschine, um eine infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung zu erhalten.
- Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in Schritt (a) die Wasserbadtemperatur 70°C bis 80°C beträgt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in Schritt (b) die Massenkonzentration der Zitronensäurelösung 5% bis 10% beträgt, wobei der pH-Wert mit Ammoniakwasser eingestellt wird und die Wasserbadtemperatur 70°C bis 80°C beträgt. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in Schritt (c) die Drehzahl der Hochgeschwindigkeitsschleif- und Dispergiermaschine 300 bis 400 U/min beträgt und die Behandlungszeit 2 bis 6 Stunden beträgt.
- Vorteilhafte Auswirkungen:
- Bei der Erfindung werden Nano-Siliciumdioxid mit starken infrarotselektiven Strahlungseigenschaften im Bereich von 8 bis 10 µm, eine Seltenerdsilikatverbindung mit starken infrarotselektiven Strahlungseigenschaften im Bereich von 9 bis 12 µm und eine Molybdatverbindung mit starken infrarotselektiven Strahlungseigenschaften im Bereich von 10 bis 14 µm kombiniert, um eine Nanofunktions-Zusammensetzung zu erhalten, die für UV-Licht, sichtbares Licht und Nahinfrarot-Sonnenlicht transparent ist und starke infrarotselektive Strahlungskühlungseigenschaften in einem atmosphärischen Infrarotfenster von 8 bis 14 µm aufweist. Dies reduziert die technischen Schwierigkeiten für die kostengünstige großtechnische Herstellung von sowohl tags als auch nachts effizient wirkenden Hochleistungs-Strahlungskühlern, selbstwirkenden Strahlungskühlbeschichtungen usw. und ein neuer technischer Weg für die Null-Energieverbrauch-Kühlung von Gebäuden, Getreide- und Öllagern, Hochleistungselektronikgeräten und Kühltaschen und für das Realisieren großtechnischer Energieeinsparung und Effizienzsteigerung wird geschaffen.
- Figurenliste
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1 zeigt ein infrarotselektives Absorptions-/Strahlungsspektrum eines Ausführungsbeispiels 1. - KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die folgenden Ausführungsbeispiele aufgeführt, um die Erfindung ausführlich zu erläutern, aber der Inhalt der Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden mit der Beschreibung klarer verständlich, was jedoch nicht als Grundlage für Beschränkungen der Erfindung dient. Es versteht sich für Fachleute auf diesem Gebiet, dass nach dem Lesen der Erfindung verschiedene gleichwertige Modifikationen oder Ersetzungen der Erfindung in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
- Ausführungsbeispiel 1
- Das vorliegende Ausführungsbeispiel offenbart eine Infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung und deren Herstellungstechnik, die folgende Schritte umfasst:
- (a) Genaues Abwiegen von 30 g Nano-Siliciumdioxid (50 nm, kommerziell erhältlich), 324,9 g Lanthannitrat und 85 g Natriumnitrat gemäß dem stöchiometrischen Verhältnis SiO2-La2O3-0,5Na2O der Seltenerd-Lanthansilikatverbindung, Auflösen in einer Ethanol-Wasser-Mischlösung, Verdampfen des Lösungsmittels unter Rührbedingungen bei 70°C in einem Wasserbad, um ein Gel zu erhalten, Wärmebehandlung für 6 Stunden bei 120°C, um ein Seltenerd-Lanthansilikat-Vorbrennpulver zu erhalten, und Wärmebehandlung für 12 Stunden bei 700°C, um eine Seltenerd-Lanthansilikatverbindung mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 106 nm zu erhalten.
- (b) Genaues Abwiegen von 82 g Calciumnitrat und 170 g Ammoniumdimolybdat gemäß der chemischen Formel CaMoO4 von Calciummolybdat, Auflösen in deionisiertem Wasser. Zubereiten einer 8%-igen Zitronensäurelösung, Beigeben tröpfchenweise zu der obigen Lösung bei gleichzeitigem heftigem Rühren, Einstellen des pH-Werts mit Ammoniakwasser auf 3,5, Verdampfen des Lösungsmittels unter Rührbedingungen bei 70°C in einem Wasserbad, um ein Gel zu erhalten, Wärmebehandlung für 6 Stunden bei 150°C, um ein Calciummolybdat-Vorbrennpulver zu erhalten, und Wärmebehandlung für 6 Stunden bei 900°C, um Calciummolybdat mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 103 nm zu erhalten.
- (c) Abwiegen von 40 g Nano-Siliciumdioxid (50 nm, kommerziell erhältlich), 40 g Seltenerd-Lanthansilikatverbindung aus Schritt (a) und 40 g Calciummolybdat aus Schritt (b) gemäß dem Massenverhältnis der Funktions-Pulverzusammensetzung von 1:1:1, Eingeben in einen Kugelmahlbehälter einer Hochgeschwindigkeitsmahl- und Dispergiermaschine, wobei die Kugelmahldrehzahl 300 U/min und die Kugelmahlzeit 6 Stundenbeträgt, um die erwünschte infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktios-Zusammensetzung zu erhalten. Die Absorption/Strahlungsrate der Nanofunktions-Zusammensetzung im Infrarotwellenlängenbereich von 8 bis 14 µm beträgt bis zu 0,90. Das infrarotselektive Absorptions-/Strahlungsspektrum ist in
1 gezeigt. - Ausführungsbeispiel 2
- Das vorliegende Ausführungsbeispiel offenbart eine Infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung und deren Herstellungstechnik, die folgende Schritte umfasst:
- (a) Genaues Abwiegen von 24 g Nano-Siliciumdioxid (50 nm, kommerziell erhältlich), 134,5 g Samariumnitrat und 42,5 g Natriumnitrat gemäß dem stöchiometrischen Verhältnis SiO2-1,5Sm2O3-0,25Na2O der Seltenerd-Lanthansilikatverbindung, Auflösen in einer Ethanol-Wasser-Mischlösung, Verdampfen des Lösungsmittels unter Rührbedingungen bei 70°C in einem Wasserbad, um ein Gel zu erhalten, Wärmebehandlung für 3 Stunden bei 150°C, um ein Seltenerd-Lanthansilikat-Vorbrennpulver zu erhalten, und Wärmebehandlung für 3 Stunden bei 900°C, um eine Seltenerd-Lanthansilikatverbindung mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 115 nm zu erhalten.
- (b) Genaues Abwiegen von 72,2g Magnesiumnitrat und 85g Ammoniumdimolybdat gemäß der chemischen Formel MgMoO4 von Calciummolybdat, Auflösen in deionisiertem Wasser. Zubereiten einer 10%-igen Zitronensäurelösung, Beigeben tröpfchenweise zu der obigen Lösung bei gleichzeitigem heftigem Rühren, Einstellen des pH-Werts mit Ammoniakwasser auf 3,0, Verdampfen des Lösungsmittels unter Rührbedingungen bei 80°C in einem Wasserbad, um ein Gel zu erhalten, Wärmebehandlung für 6 Stunden bei 120°C, um ein vorgebranntes Calciummolybdatpulver zu erhalten, und Wärmebehandlung für 3 Stunden bei 1000°C, um Calciummolybdat mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 103 nm zu erhalten.
- (c) Abwiegen von 40 g Nano-Siliciumdioxid (50 nm, kommerziell erhältlich), 60g Seltenerd-Lanthansilikatverbindung aus Schritt (a) und 15g Calciummolybdat aus Schritt (b) gemäß dem Massenverhältnis der Funktions-Pulverzusammensetzung von 1:1,5:0,5, Eingeben in einen Kugelmahlbehälter einer Hochgeschwindigkeitsmahl- und Dispergiermaschine, wobei die Kugelmahldrehzahl 350 U/min und die Kugelmahlzeit 4 Stundenbeträgt, um die erwünschte infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktios-Zusammensetzung zu erhalten. Die Absorption/Strahlungsrate der Nanofunktions-Zusammensetzung im Infrarotwellenlängenbereich von 8 bis 14 µm beträgt bis zu 0,89.
- Ausführungsbeispiel 3
- Das vorliegende Ausführungsbeispiel offenbart eine Infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung und deren Herstellungstechnik, die folgende Schritte umfasst:
- (a) Genaues Abwiegen von 30 g Nano-Siliciumdioxid (30 nm, kommerziell erhältlich), 487,4 g Lanthannitrat und 42,5 g Natriumnitrat gemäß dem stöchiometrischen Verhältnis SiO2-1,5La2O3-0,5Na2O der Seltenerd-Lanthansilikatverbindung, Auflösen in einer Ethanol-Wasser-Mischlösung, Verdampfen des Lösungsmittels unter Rührbedingungen bei 80°C in einem Wasserbad, um ein Gel zu erhalten, Wärmebehandlung für 6 Stunden bei 120°C, um ein Seltenerd-Lanthansilikat-Vorbrennpulver zu erhalten, und Wärmebehandlung für 12 Stunden bei 650°C, um eine Seltenerd-Lanthansilikatverbindung mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 94 nm zu erhalten.
- (b) Genaues Abwiegen von 82 g Calciumnitrat und 170 g Ammoniumdimolybdat gemäß der chemischen Formel CaMoO4 von Calciummolybdat, Auflösen in deionisiertem Wasser. Zubereiten einer 8%-igen Zitronensäurelösung, Beigeben tröpfchenweise zu der obigen Lösung bei gleichzeitigem heftigem Rühren, Einstellen des pH-Werts mit Ammoniakwasser auf 4,0, Verdampfen des Lösungsmittels unter Rührbedingungen bei 70°C in einem Wasserbad, um ein Gel zu erhalten, Wärmebehandlung für 3 Stunden bei 150°C, um ein Calciummolybdat-Vorbrennpulver zu erhalten, und Wärmebehandlung für 3 Stunden bei 900°C, um Calciummolybdat mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 90 nm zu erhalten.
- (c) Abwiegen von 35g Nano-Siliciumdioxid (50 nm, kommerziell erhältlich), 17,5g Seltenerd-Lanthansilikatverbindung aus Schritt (a) und 70g Calciummolybdat aus Schritt (b) gemäß dem Massenverhältnis der Funktions-Pulverzusammensetzung von 1:0,5:2, Eingeben in einen Kugelmahlbehälter einer Hochgeschwindigkeitsmahl- und Dispergiermaschine, wobei die Kugelmahldrehzahl 300 U/min und die Kugelmahlzeit 6 Stunden beträgt, um die erwünschte infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktios-Zusammensetzung zu erhalten. Die Absorption/Strahlungsrate der Nanofunktions-Zusammensetzung im Infrarotwellenlängenbereich von 8 bis 14 µm beträgt bis zu 0,91.
- Ausführungsbeispiel 4
- Das vorliegende Ausführungsbeispiel offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines hochselektiven Photonenstrahlungskühlers, das folgende Schritte umfasst:
- (a) Genaues Abwiegen von 30 g Nano-Siliciumdioxid, 162,5 g Lanthannitrat, 34,3 g Gadoliniumnitrat und 85 g Natriumnitrat gemäß dem stöchiometrischen Verhältnis SiO2-0,5La2O3-0,1Gd2O3-1,0Na2O der Seltenerd-Dysprosiumsilikatverbindung, Auflösen in einer Ethanol-Wasser-Mischlösung, Verdampfen des Lösungsmittels unter Rührbedingungen bei 70°C in einem Wasserbad, um ein Gel zu erhalten, Wärmebehandlung für 3 Stunden bei 150°C, um ein Seltenerd-Lanthansilikat-Vorbrennpulver zu erhalten, und Wärmebehandlung für 10 Stunden bei 750°C, um eine Seltenerd-Dysprosium-Gadoliniumsilikatverbindung mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 120 nm zu erhalten.
- (b) Genaues Abwiegen von 41g Calciumnitrat und 85g Ammoniumdimolybdat gemäß der chemischen Formel CaMoO4 von Calciummolybdat, Auflösen in deionisiertem Wasser. Zubereiten einer 5%-igen Zitronensäurelösung, Beigeben tröpfchenweise zu der obigen Lösung bei gleichzeitigem heftigem Rühren, Einstellen des pH-Werts mit Ammoniakwasser auf 4,0, Verdampfen des Lösungsmittels unter Rührbedingungen bei 80°C in einem Wasserbad, um ein Gel zu erhalten, Wärmebehandlung für 4 Stunden bei 150°C, um ein Calciummolybdat-Vorbrennpulver zu erhalten, und Wärmebehandlung für 12 Stunden bei 850°C, um Calciummolybdat mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 85 nm zu erhalten.
- (c) (c) Abwiegen von 28g Nano-Siliciumdioxid (50 nm, kommerziell erhältlich), 56g Seltenerd-Dysprosium-Gadoliniumsilikatverbindung aus Schritt (a) und 42g Calciummolybdat aus Schritt (b) gemäß dem Massenverhältnis der Funktions-Pulverzusammensetzung von 1:2:1,5, Eingeben in einen Kugelmahlbehälter einer Hochgeschwindigkeitsmahl- und Dispergiermaschine, wobei die Kugelmahldrehzahl 300 U/min und die Kugelmahlzeit 6 Stunden beträgt, um die erwünschte infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktios-Zusammensetzung zu erhalten. Die Absorption/Strahlungsrate der Nanofunktions-Zusammensetzung im Infrarotwellenlängenbereich von 8 bis 14 µm beträgt bis zu 0,92.
Claims (6)
- Infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung, die durch gleichmäßiges Mischen von Nano-Siliciumdioxid, Seltenerdsilikatverbindung und Molybdatverbindung im Massenverhältnis von 1: (0,5 - 2): (0,5 - 2) mittels einer Kugelmühle hergestellt wird; wobei die Seltenerdsilikatverbindung dem stöchiometrischen Verhältnis SiO2-(0,5 - 2)Re2O3-(0,1 - 1,0)Na2O entspricht und eine starke infrarotselektive Strahlungsleistung im Bereich von 9 bis 12 µm hat, wobei Re für La, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Yb, Y oder Sc steht; wobei die Molybdatverbindung dem stöchiometrischen Verhältnis RMoO4 entspricht und eine starke infrarotselektive Strahlungsleistung im Bereich von 10 bis 14 µm hat, wobei R für Mg, Ca, Sr oder Ba steht.
- Infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofunktions-Zusammensetzung starke selektive Absorption-Strahlungseigenschaften in einem atmosphärischen Fenster von 8 bis 14 µm hat und transparent für UV-Licht, sichtbares Licht und Nahinfrarot-Sonnenlicht ist. - Verfahren zum Herstellen einer infrarotselektiven Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung nach
Anspruch 1 , umfassend folgende Schritte: (a) Genaues Abwiegen von Nano-Siliciumdioxid, Seltenerdnitrat und Natriumnitrat gemäß dem stöchiometrischen Verhältnis der Seltenerdsilikatverbindung, Mischen und Dispergieren in einer gemischten Ethanol-Wasser-Lösung; Verdampfen des Lösungsmittels unter Wasserbad-Rührbedingungen, um ein Gel zu erhalten; Vorbrennen bei niedriger Temperatur von 120°C bis 150°C für 3 bis 6 Stunden und Wärmebehandlung danach bei 600°C bis 900°C für 3 bis 12 Stunden, um eine Seltenerdsilikatverbindung zu erhalten; (b) Genaues Abwiegen von Ammoniummolybdat und Erdalkalimetallnitrat gemäß dem stöchiometrischen Verhältnis der Molybdatverbindung und Auflösen in deionisiertem Wasser; Zubereiten einer Zitronensäurelösung und Tropfen in die obige Lösung bei gleichzeitigem Rühren, Einstellen des pH-Werts auf 3,0 bis 4,0, und Verdampfen des Lösungsmittels unter Wasserbad-Rührbedingungen, um ein Gel zu erhalten; Vorbrennen bei niedriger Temperatur von 120°C bis 150°C für 3 bis 6 Stunden und Wärmebehandlung danach bei 800°C bis 1000°C für 3 bis 12 Stunden, um eine Molybdatverbindung zu erhalten; (c) Abwiegen einer bestimmten Menge an Nano-Siliciumdioxid, Seltenerdsilikatverbindung und Molybdatverbindung gemäß dem Massenverhältnis der Nanofunktions-Zusammensetzung und Behandeln mit einer Hochgeschwindigkeitsschleif- und Dispergiermaschine, um eine infrarotselektive Strahlungskühlungs-Nanofunktions-Zusammensetzung zu erhalten. - Verfahren nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (a) die Wasserbadtemperatur 70°C bis 80°C beträgt. - Verfahren nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b) die Massenkonzentration der Zitronensäurelösung 5% bis 10% beträgt, wobei der pH-Wert mit Ammoniak eingestellt wird und die Wasserbadtemperatur 70°C bis 80°C beträgt. - Verfahren nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (c) die Drehzahl der Hochgeschwindigkeitsschleif- und Dispergiermaschine 300 bis 400 U/min beträgt und die Behandlungszeit 2 bis 6 Stunden beträgt.
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