Solvothermal Synthesis of Cobalt and Copper Sulfides Nanoparticles with High Light Absorptance for New Solar Selective Coatings

مواد جديد به منظور استفاده در پوشش‌هاي انتخابي، گسترش داده شده اند و در طراحي كلكتورهاي خورشيدي و جاذب ها، با راندمان بهبود يافته بكار مي روند. نانو ذرات كبالت سولفيد و مس سولفيد به منظور استفاده به عنوان جاذب در كلكتورهاي گرمايي خورشيدي، به دليل داشتن خواص نوري و جذب بالا در گستره طول موج خورشيدي (96% > ) مورد توجه زيادي هستند. در تحقيق حاضر، نانو ذرات كبالت سولفيد و مس سولفيد با استفاده از روش حلال گرمايي همراه با سورفكتانت، سنتز شدند. مشخصات ساختاري، ريخت شناسي و نوري مواد سنتز شده به وسيله پراش پرتو X، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني و طيف سنجي بازتابي پراكنده بررسي شدند. ارزيابي نتايج به دست آمده نشان داد كه نانو ذرات سنتز شده داراي مورفولوژي مشخص با ذرات بسيار ريز و جذب بالاتر نور در ناحيه UV/Vis، در مقايسه با رنگدانه هاي معدني متداول و كربن سياه هستند. مس سولفيد، مقدار جذب كامل خورشيدي برابر با 97/0 را نشان داد كه اين مقدار براي كلكتورهاي گرمايي خورشيدي و پوشش هاي انتخابي گرمايي بسيار ايده آل است. همچنين سولفيدهاي كبالت و مس به ترتيب نشر گرمايي پايين برابر با 14/0 و 27/0 را نشان دادند.

New selective coating materials are developed and used in advanced solar collector and absorber designs with improved efficiency. Cobalt and Copper sulfides nanoparticles are high interest for absorbers of solar thermal collectors due to their optical properties and high absorptance in the solar wavelength range ( > 96%). In the present work, Cobalt and Copper sulfides nanoparticles were synthesized successfully via a surfactant-assisted solvothermal process. The structural, morphological and optical characteristics of as-synthesized materials were investigated by X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy and diffuse reflectance spectroscopy. Evaluation of the obtained results indicated that the as-synthesized nanoparticles had well-defined morphology with very fine particles and higher light absorption in UV/vis region not only than the common inorganic pigments but also than common carbon black. Copper sulfide exhibited integral solar absorptance value equal to 0.97 that is very ideal for solar thermal collectors and thermal selective coatings. They also had low thermal emittances equal to 0.14 and 0.27 for cobalt and copper sulfides respectively.