【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化功能涂层材料制备，涉及一种纳米钛基减反射自清洁材料及其制备方法。
技术介绍
1、光伏组件长期处于严苛的户外环境中，因菲涅尔反射、表面积灰、污染物附着等造成的光伏组件效率降低、使用寿命缩短以及清洁难度大、运维成本高等问题成为现役光伏电站面临的行业痛点。自清洁功能型减反射涂层将光学减反射性能与自清洁性能结合，能够有效抑制积灰附着，降低界面反射导致的太阳能损失，提升光伏组件光电转化效率，并显著降低清洁频次。然而，光伏玻璃涂层的固化工艺需要高温煅烧以确保涂层的牢固性，这在满足光伏组件大面积、低成本和高效率应用的需求方面存在困难。中国专利zl201910155427.1公开了一种改性pta法制备二氧化钛超亲水自清洁光催化薄膜的方法，制备的薄膜具有优异的超亲水自清洁性能和较高的透光率，且无需高温处理，能够在室温下固载于现役光伏组件或无法高温钢化基材表面实现长效自清洁功能，具有广阔的应用空间。然而，该自清洁膜层并无显著的减反射和防落灰特性，难以满足光伏组件对减反射和长效防污的应用需求。同时，该方法制备的光催化纳米溶胶以水为主要溶剂、延展性有限，在现役光伏组件表面负载时极易造成涂膜不均匀、局部过量以及在秋冬季温度较低环境下易结冰难干燥等问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种纳米钛基减反射自清洁材料及其制备方法，从而解决现有技术中的涂层材料不具有减反射和防落灰的性能，且在光伏组件表面延展性差的技术问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案
3、一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将tio2溶胶与ph为中性的sio2溶胶混合，制得混合溶胶；所述ph为中性的sio2溶胶中sio2的尺寸为纳米级；
5、s2：将所述混合溶胶分散于乙醇与水的混合溶液中，搅拌均匀，制得混合溶液；
6、s3：向所述混合溶液中加入无机硅酸盐流变剂，搅拌反应，制得所述纳米钛基减反射自清洁材料。
7、优选的，步骤s1中，所述tio2溶胶与sio2溶胶的重量比为(0.5~5):1。
8、优选的，步骤s1中，所述sio2溶胶中，sio2的粒径为5~20 nm。
9、优选的，步骤s2中，所述混合溶胶与乙醇以及水的重量比为1:(1~3):(1~10)。
10、优选的，步骤s3中，所述无机硅酸盐流变剂为硅酸镁铝、硅酸镁锂以及蒙脱石中的一种或任意两种的组合；所述无机硅酸盐流变剂占总反应体系的重量分数为0.05%~5%，且加入无机硅酸盐流变剂后，搅拌反应30~60 min。
11、一种纳米钛基减反射自清洁材料，通过上述的方法制得。
12、一种减反射自清洁涂层，将上述的纳米钛基减反射自清洁材料涂覆在基材表面，固化后制得。
13、上述的一种减反射自清洁涂层，所述涂覆的次数为1~5次，单次涂覆用量为20~60m2/l。
14、优选的，当所述基材为光伏玻璃时，涂覆有纳米钛基减反射自清洁材料的光伏玻璃在380 nm~1100 nm的平均透光率为93%~96%；表面电阻率为108ω；表面静态水滴接触角不大于5°；经400次洗刷后，光伏透射比损失不大于0.2%。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
16、本专利技术公开一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，该方法在tio2溶胶中加入ph为中性的sio2溶胶，且该sio2溶胶中sio2的尺寸为纳米级，此处选择ph为中性的sio2溶胶，其性能更加温和，使用范围更广；另外，纳米级的sio2溶胶具有更低的折射率，可以减少光线在材料表面的反射，从而增加光能利用率。在体系中加入无机硅酸盐流变剂对于功能涂层性能的提升、制备工艺简化以及成本的降低等具有多重功效。首先，无机硅酸盐流变剂溶解后形成无色透明液体，不影响镀膜液的透明性，在需要保持透明性的应用场景，如光学薄膜领域，具有重要意义；其次，无机硅酸盐流变剂能够在镀膜液体系中形成三维网络结构，增强镀膜液中tio2与sio2纳米粒子分散的均匀性和稳定性，其独特的流变性有助于涂层镀膜液粘度的控制，使其更易在基材表面低温成膜，构筑具有一定纳米级粗糙度的微纳结构，进一步增强减反射效果；第三，该结构可以形成导电网络，使得电荷能够在材料内部和表面更有效地移动和分散，从而加速静电荷的泄漏，减少表面静电积累，为涂层材料提供适度的抗静电性，以实现抗静电防落灰效果；最后，相较于其他导电粒子，无机硅酸盐流变剂在实现抗静电效果时，具有低添加量、长效性和低成本等优势。该制备方法简单，设计合理，有效提高了涂层材料的低温成膜性、减反射性以及防落灰等性能。
17、进一步的，本专利技术的另一个专利技术点在于，步骤s1中，所述tio2溶胶与sio2溶胶的重量比为(0.5~5):1，首先，sio2和tio2的复合使用可以有效地降低光在透明基材表面的反射，sio2具有较低的折射率，而tio2的折射率相对较高，通过调整tio2与sio2的重量比，可以精确控制复合材料的折射率，有助于减少光线在材料表面的反射，从而提高透射光强，实现更好的减反射效果；其次，tio2具有优异的光催化性能，能够在太阳光照射下分解有机污染物并使表面表现出超亲水性，实现表面自清洁效果，通过控制tio2溶胶的含量，可以优化复合材料的光催化性能，使其在保持减反射效果的同时，具备更强的自清洁能力；第三，sio2与tio2复合形成的具有微纳结构的涂层，具有较高的稳定性和耐腐蚀性，这对于长期暴露在户外环境中的光伏面板等应用来说至关重要；第四，sio2溶胶还可作为无机粘结剂，能够均匀分散tio2纳米粒子，防止其团聚和沉降，适当的tio2与sio2溶胶重量比有助于形成更加稳定的分散体系，提高复合材料的均匀性和稳定性。通过将sio2和tio2按比例复合，调和功能涂层的减反射和自清洁性能，对于涂层材料在户外条件下的实际应用具有重要作用。
18、进一步的，本专利技术的另一个专利技术点在于，步骤s1中，所述sio2溶胶中，sio2的粒径为5~20 nm，首先，当sio2溶胶中的sio2粒径在5~20 nm范围内时，这些微小的纳米颗粒能够有效地减少光线在材料表面的反射，从而增加透射光强，这种减反射效果对于提高太阳能电池的光电转换效率、改善建筑玻璃和汽车挡风玻璃的透光性等具有重要意义，由于纳米sio2颗粒的尺寸效应，它们能够更有效地散射和吸收紫外线，同时允许更多的可见光透过，这种特性使得纳米钛基减反射自清洁材料在光学领域具有广泛的应用前景；其次，纳米sio2颗粒的加入可以增强材料的力学性能，如硬度、耐磨性和抗划伤性等，这些性能的提升有助于延长材料的使用寿命，提高其在实际应用中的耐久性，纳米sio2颗粒具有高的比表面积和强的化学结合能力，能够与tio2溶胶中的纳米粒子形成稳定的化学键合，这种化学键合有助于提高复合材料的整体稳定性，防止其在使用过程中因磨损造成涂层老化和脱落；另外，当sio2溶胶中的sio2粒径适中时，它能够与tio本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述TiO2溶胶与SiO2溶胶的重量比为(0.5~5):1。
3. 根据权利要求1所述的一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述SiO2溶胶中，SiO2的粒径为5~20 nm。
4.根据权利要求1所述的一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述混合溶胶与乙醇以及水的重量比为1:(1~3):(1~10)。
5. 根据权利要求1所述的一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述无机硅酸盐流变剂为硅酸镁铝、硅酸镁锂以及蒙脱石中的一种或任意两种的组合；所述无机硅酸盐流变剂占总反应体系的重量分数为0.05%~5%，且加入无机硅酸盐流变剂后，搅拌反应30~60 min。
6.一种纳米钛基减反射自清洁材料，其特征在于，通过权利要求1~5中任意一项所述的制得。
7.一种减反射自清洁涂层，其特
8. 根据权利要求7所述的一种减反射自清洁涂层，其特征在于，所述涂覆的次数为1~5次，单次涂覆用量为20~60 m2/L。
9. 根据权利要求7所述的一种减反射自清洁涂层，其特征在于，当所述基材为光伏玻璃时，涂覆有纳米钛基减反射自清洁材料的光伏玻璃在380 nm~1100 nm的平均透光率为93%~96%；表面电阻率为108 Ω；表面静态水滴接触角不大于5°；经400次洗刷后，光伏透射比损失不大于0.2%。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述tio2溶胶与sio2溶胶的重量比为(0.5~5):1。
3. 根据权利要求1所述的一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述sio2溶胶中，sio2的粒径为5~20 nm。
4.根据权利要求1所述的一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述混合溶胶与乙醇以及水的重量比为1:(1~3):(1~10)。
5. 根据权利要求1所述的一种纳米钛基减反射自清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述无机硅酸盐流变剂为硅酸镁铝、硅酸镁锂以及蒙脱石中的一种或任意两种的组合；所述无机硅酸盐流变剂占...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏鸽，
申请(专利权)人：陕西中创纳特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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