四氧化三钴材料的制备及其光热转换性能研究

[23]。Co₃O₄光热转换膜的温度要高于CT的温度，这表明了Co₃O₄具有良好的光热转换的效果，Co₃O₄-Water(3)、Co₃O₄-Water(4)、Co₃O₄-Water(5)的温度上升曲线近似。其中，Co₃O₄-Water(3)的光热转换效果最好，400s可升温至33.4℃。图5a-b为Co₃O₄光热转换膜的干膜温度分布图。其中，Co₃O₄(3)的光热转换效果最优，最高升温至53.2℃。干膜的温度要高于湿膜的温度，是因为光照吸热导致水分的蒸发。Co₃O₄光热转换膜可以起到加热的作用，提高太阳能利用率。图4Co₃O₄光热转换湿膜的表面温度变化图5Co₃O₄光热转换干膜的表面温度变化2.2.2水蒸发性能分析图6-8为Co₃O₄光热转换膜的界面蒸发性能。如图6-7所示，在盛有三分之二自来水的烧杯上放置光热转换膜来加速水的蒸发，记录水蒸发的质量变化。从1个太阳光照20min所得到的数据可以明显观察出Co₃O₄-Water(3)的光热蒸发性能最优，Co₃O₄-Water(3)光热器件蒸发系统的重量变化为0.53kgm-2。经过以下公式计算得出平均蒸发速率：vv为蒸发速率（kgm-2h-1），A为不同蒸发系统的蒸发面积（m2），t为测试时间（h）。通过计算，CT、CT-Water、Co₃O₄-Water(1)、Co₃O₄-Water(2)、Co₃O₄-Water(3)、Co₃O₄-Water(4)、Co₃O₄-Water(5)的平均光热蒸发速率分别为0.51、0.58、1.13、1.42、1.58、1.06、0.92kgm-2h-1。研究结果表明，Co₃O₄光热转换膜可以提高膜的界面蒸发性能，这表明了分级结构积极参与了太阳能驱动界面蒸发的过程。图8为不同光照强度对Co₃O₄（3）光热转换膜的蒸发性能影响。可以得出，膜的蒸发速率随着光照强度的不断增加而随之增加。当光照强度从0sun提升到1sun时，光热蒸发速率从0.003kgm-2h-1提高到1.58kgm-2h-1。研究结果表明，光照强度的升高会导致平均蒸发速率的增加。图6(a)1个太阳下不同蒸发系统重量随时间的变化，(b)1个太阳下不同蒸发系统的蒸发速率图7(a)1个太阳下不同蒸发系统重量随时间的变化，(b)1个太阳下不同蒸发系统的蒸发速率图8(a)不同光强下蒸发系统重量随时间的变化，(b)不同光强下蒸发系统的蒸发速率结论本实验采用2-甲基咪唑和硝酸钴作为反应物，通过高温煅烧氧化法合成Co₃O₄材料，并通过FESEM、XRD研究了不同煅烧温度对Co₃O₄形貌和结构的影响。然后，将制备的Co₃O₄负载到CT上制备光热转换膜并且以不做处理的空白CT作为对照组，研究了不同制备温度对光热蒸发性能的影响规律。根据实验结果，可以得出煅烧温度为350oC制备的Co₃O₄(3)的光热转换性能最佳。在1个太阳光照下，400s可升温至33.4℃，20min的光热平均蒸发速率为1.58kgm-2h-1，是CT蒸发速率的3.1倍。另外，实验进一步研究了在不同的光照强度下对Co₃O₄(3)的光热蒸发性能的影响，结