[发明专利]一种高分散稳定性光热转换功能纳米材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高分散稳定性光热转换功能纳米材料的制备方法，包括如下步骤：（1）制备纳米纤维素；（2）制备六氯化钨的醇分散液；（3）将制备好的纳米纤维素加入到六氯化钨的醇分散液中，再加入去离子水，室温搅拌至分散液由淡黄色变成深蓝色；（4）将分散液在≤70℃下搅拌反应6~8 h，得到所述高分散稳定性光热转换功能纳米材料。本发明采用简单回流，以六氯化钨为钨源，纳米纤维素为附载基底，去离子水为氧缺陷诱发剂快速引发氧缺陷的产生，制备出具有高分散稳定性和高光热转换效率的氧化钨与纤维素复合纳米材料。

技术领域

本发明涉及光热转化材料技术领域，尤其是涉及一种高分散稳定性光热转换功能纳米材料的制备方法。

背景技术

传统光热转换纳米材料的研究主要集中在贵金属、碳纳米材料以及一些具有红外吸收特性的染料上。由于贵金属价格昂贵，储量有限无法实现量产；碳纳米材料的光热转换效率不高；染料的稳定性能较差，易产生光漂泊现象。因此这些传统的光热转换材料在实际生产生活中的应用中受到了一定的限制。目前，具有高载流子浓度的半导体如硫化铜、氧化钛、氧化钨等，由于其储量丰富能够量产、物理化学性质稳定、较高的光热转换效率等使其成为新型的光热转换材料的研究热点。其中氧化钨晶体能够承载大量的氧缺陷使其大大增加可见光及近红外区的吸收从而提升光热转换效率，因此，缺陷态氧化钨纳米材料在红外能量转换方面的应用受到了广泛关注。

目前，制备缺陷态氧化钨纳米材料的方法主要有活性溅射法、脉冲激光沉积法、气体沉积法、阳极电镀法、高真空热蒸镀法、溶胶-凝胶法和溶剂热法等。例如，在中国专利文献上公开的“一种多表面缺陷氧化钨纳米气敏材料及制备和应用”，其公告号CN106745273B，以六氯化钨为钨源，通过溶剂热法制得了表面缺陷丰富的氧化钨。

然而，现有技术中制备出的缺陷态的氧化钨纳米材料具有较大的表面能，倾向于团聚形成大颗粒以降低表面能，而纳米材料的团聚会大大增加半导体激子的复合几率，这将大幅度降低材料的光热转换性能。因此，如何行之有效地防止氧化钨纳米材料的团聚是维持其光热稳定性、走向实际应用的必要保证。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中制备出的缺陷态的氧化钨纳米材料具有较大的表面能，倾向于团聚形成大颗粒以降低表面能，而纳米材料的团聚会大大增加半导体激子的复合几率，这将大幅度降低材料的光热转换性能的问题，提供一种高分散稳定性光热转换功能纳米材料的制备方法，采用低温回流法，以六氯化钨为钨源，纳米纤维素为附载基底，去离子水为氧缺陷诱发剂快速引发氧缺陷的产生，制备出具有高分散稳定性和高光热转换效率的氧化钨与纤维素复合纳米材料。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高分散稳定性光热转换功能纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备纳米纤维素；

(2)制备六氯化钨的醇分散液；

(3)将制备好的纳米纤维素加入到六氯化钨的醇分散液中，再加入去离子水，搅拌至分散液由淡黄色变成深蓝色；

(4)将分散液在≤70℃下搅拌反应6～8h，得到所述高分散稳定性光热转换功能纳米材料。

本发明采用低温回流法，以六氯化钨为钨源，纳米纤维素为负载基底，去离子水为氧缺陷诱发剂快速引发氧缺陷的产生，制备出氧化钨与纤维素复合的纳米材料。由于纳米纤维素表面富含羟基，能够与诸多过渡金属离子形成配合，并且可以作为合成一维半导体纳米材料的模板，因此采用纳米纤维素为负载基底，以天然高分子材料作为“桥梁”，可以有效地吸附和锚定氧化钨纳米粒子，形成具有一维纳米结构的氧化钨与纤维素复合纳米材料，有效提高了氧化钨纳米粒子的分散稳定性，避免氧化钨纳米粒子的团聚导致半导体激子复合，从而提高了材料的光热转换性能。