含纳米硫化铜铝的孤立膜的制备方法

摘要

本发明公开了含纳米硫化铜铝的孤立膜及制备方法。孤立薄膜的基质为有机改性硅醇盐甲基三乙氧基硅烷(MTES)与γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)经水解与聚合后而成的SiO₂/有机基团复合材料，用于近红外吸收的纳米粉体为黄铜矿结构CuAlS₂。该粉体通过超声雾化法制得。将硫化铜/硫化铝混合溶液与硫化钠溶液进行接触反应，生成CuA1S₂。粉体经过湿磨与干磨等粉体处理，然后分散于十六烷甲基溴化铵溶液中，再与MTES/KH560复合，然后涂覆于洁净的涤纶衬底膜表面上，制得含纳米CuAlS₂无支撑厚膜。本发明是工艺简单、成本低廉、操作方便、合成效率高、可望用于太阳能热屏蔽与专业红外吸收材料上。

主权项

含纳米硫化铜铝的孤立膜的制备方法，其步骤如下：1)、将涤纶膜放入含有去离子水/无水乙醇混合液的超声波清洗机中清洗，充分去除表面的油脂和污物，并放于烘箱中干燥，得到洁净的涤纶膜待用；2)、将硝酸铜与硝酸铝分别溶于去离子水配成浓度为0.1摩尔/升的硝酸铜与硝酸铝溶液，用稀盐酸或氨水调节溶液的pH值在6～8待用；同时将硫化钠溶于去离子水配成浓度为0.2摩尔/升的硫化钠溶液，用稀盐酸或氨水调节溶液的pH值在6～8待用；3)、将硝酸铜与硝酸铝混合溶液装入超声雾化装置的喷雾容器中，Cu与Al的离子比为1，将硫化钠溶液装入超声雾化装置的反应桶中，硝酸铜/硝酸铝溶液与硫化钠溶液的体积比为1∶2，即总Cu/Al离子与S离子的比为1∶2，在超声功率为20W，频率为50KHz，超声喷雾头内液体流速为100毫升/小时下，将硝酸铜/硝酸铝溶液喷雾雾化至硫化钠溶液中，在反应桶进行搅拌接触反应，所述反应桶中硫化钠溶液的表面积为大于15平方厘米，搅拌接触反应的搅拌速率为60转/分钟，搅拌接触反应完毕静置陈化10小时，得到反应溶液；4)、反应溶液过滤，得到固体物料，固体物料先放入3倍固体物料体积的去离子水清洗3分钟，取出后再用4倍固体物料体积的无水酒精清洗3分钟，将清洗后的固体物料放入烘箱干燥，干燥温度为80℃下干燥5小时，得到干燥物料；5)、每克干燥物料中加入20毫升无水酒精，用陶瓷球湿磨2h，湿磨后固液分离，固体放入烘箱干燥，干燥温度为90℃下干燥5小时，干燥完毕，固体先用Φ25mm的氧化锆球干磨2h，再用Φ5mm的氧化锆球干磨1h，得到纳米硫化铜铝粉末，经X射线粉末衍射实验，得到晶相结构稳定的黄铜矿相粉末CuAlS₂物质，扫描电镜分析得到颗粒度小于100nm；6)、将十六烷甲基溴化铵溶于50℃的水中，配成质量百分浓度30％的十六烷甲基溴化铵溶液待用，按照纳米硫化铜铝粉末与十六烷甲基溴化铵质量比1∶2的比例，将纳米硫化铜铝粉末放入十六烷甲基溴化铵溶液中，搅拌均匀后，待用；再按纳米硫化铜铝粉末与聚乙烯醇质量比1∶10的比例，倒入聚乙烯醇粘稠液混合，在90℃温度下搅拌7小时，得到粘稠状液体；7)、将按照以下摩尔比例：(MTES/KH560)∶(乙醇)∶(稀盐酸)＝1∶2∶1进行混合，同时在混合溶液中加入少量的乙酰丙酮铝，以作为螯合剂，室温封口磁力搅拌下，首先进行第一步混合水解反应48小时，其中MTES/KH560的摩尔比例为4～19∶1，稀盐酸的浓度为0.04摩尔/升，接着继续再加入稀盐酸，进行第二步水解反应，第二步稀盐酸加入量为第一步量的一半；第二步的室温水解时间4小时，水解结束后，停止搅拌，打开口后，把凝胶放于60℃烘箱中干燥48小时，由于凝胶中乙醇的挥发，经干燥后，凝胶变得很绸密，待用；8)、将6)步骤中已经配好的纳米硫化铜铝粉末十六烷甲基溴化铵溶液，倒入7)步骤中稠密的凝胶中，在50℃温度下搅拌4小时，得到粘稠状液体；其中纳米硫化铜铝粉末与(MTES/KH560)质量比为1∶20的比例；9)、无支撑孤立厚膜的制备：将上述步骤8)的粘稠状液体用棒管机械均匀涂覆在洁净的涤纶膜衬底表面上，涂覆完毕的涤纶膜放入烘箱干燥，在70～100℃的干燥4～7小时，得到涤纶膜支撑的固化薄膜；用力缓慢揭起厚膜，进行膜与涤纶的分离，得到孤立膜的原形，在膜与衬底的分离过程中尽可能防止膜的断裂，随后进行平整化处理，将从衬底上揭起的孤立膜放入两个慢速转动的滚筒中间，滚筒温度恒定于80～90℃，滚筒表面镀有一层硅酮，并在50～1000μm范围可调间距，经过如此挤压得到最终的孤立膜，具有非常高的表面光洁度且膜厚很均匀，该孤立薄膜均匀含有纳米硫化铜铝，纳米硫化铜铝在太阳光下，以能带跃迁方式可对近红外光进行有效吸收。