توصيفگر ها :
جاذب خورشيدي , اكسيد موليبدن , پلاسمونيك , پليوينيل الكل , فروسرخ نزديك
چكيده فارسي :
امروزه براي جلوگيري از هدر رفت انرژي ميتوان از پوشش فيلم بر روي شيشهها استفاده كرد كه با جذب در محدوده خاصي از طيف نور خورشيد، كاربري متفاوتي جهت صرفهجويي در مصرف انرژي و محافظت از بدن انسان در برابر اشعههاي خطرناك ارائه ميدهند. بنابراين، در اين پژوهش فيلمهاي كامپوزيت شده بر پايه پليوينيل الكل (PVA) و نانوصفحات اكسيد موليبدن (MoO3-x) دوپ شده در ماتريس پليمري به روش قالبريزي قطرهاي به عنوان جاذب خورشيدي تهيه شدند. با هدف بررسي عملكرد فيلم جاذب خورشيدي M-P در محدوده طول موج ماوراء بنفش- مرئي (UV-Vis) و فروسرخ نزديك (NIR)، نمونهها توسط طيفسنجي ماوراء بنفش- مرئي- فروسرخ نزديك مورد بررسي قرار گرفتند. همچنين خواص شيميايي، ساختاري و مورفولوژي نانوصفحات اكسيد موليبدن به ترتيب توسط طيفسنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FT-IR)، طيفسنجي رامان، طيفسنجي فوتوالكتروني پرتو ايكس (XPS)، پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميدان (FE-SEM) و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) مورد ارزيابي قرار گرفت. همچنين عملكرد عايق حرارتي نمونهها توسط شبيهساز خورشيدي طراحي شده بررسي شد. نتايج بدست آمده نشان ميدهد كه با افزايش غلظت MoO3-x در فيلمهاي كامپوزيت شده، ميزان جذب در نواحي UV-Vis و نيز NIR افزايش پيدا ميكند. همچنين اثر غلظت نانوذرات اكسيد موليبدن بر روي عبورپذيري، شكاف نوار نوري (eV 7-3/2) و جابجايي طول موج LSPR در ناحيه NIR مشخص شد. نتايج نشان ميدهند كه با افزايش غلظت اكسيد موليبدن در نمونهها، عبورپذيري در ناحيه NIR از %91 در فيلم PVA خالص به حدود %36 در نمونه M7-P3 كاهش مييابد علاوه براين، تصاوير ميكروسكوپي مورفولوژي لايه به لايه و تشكيل نانوصفحات اكسيد موليبدن تهيه شده به روش آندي كردن را تأييد ميكند. همچنين، دادههاي XPS تفاوت عدد اكسايش اكسيد موليبدن و وجود نقص اكسيژن در ساختار را نشان ميدهد. در نتيجه فيلمهاي كامپوزيت شده PVA-MoO3-x ميتوانند علاوه بر جذب در ناحيه UV و داشتن عبور نسبي در ناحيه Vis، از طريق سازوكار رزونانس پلاسمونيك سطحي موضعي (LSPR) در ناحيه NIR جذب داشته و مانع از انتقال گرما بين محيطهاي دروني و بيروني شوند.
چكيده انگليسي :
Today, film coatings can be applied to glass to prevent energy waste. These layers absorb specific ranges of solar radiation, providing various applications for energy savings and protecting the human body from harmful radiation. In this study, composite solar absorber films were prepared using doped molybdenum oxide (MoO3-x) nanosheets and polyvinyl alcohol (PVA) via a drop-casting method. The performance of the solar light-absorbing films was analyzed in the ultraviolet-visible (UV-Vis) and near-infrared (NIR) ranges using UV-Visible-NIR spectrophotometry. Chemical, structural and morphological and properties of the molybdenum oxide nanosheets based films were evaluated using by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and transmission electron microscopy (TEM), respectively. Also, the thermal insulation performance of the samples was investigated by the designed solar simulator. The results show that increasing the concentration of MoO3-x in the composite films enhances absorption in the UV-Vis and NIR regions. Furthermore, the effect of molybdenum oxide nanoparticles concentration on transmittance, optical band gap (2.7-3 eV) and LSPR wavelength shift in the NIR region were determined. The results show that with increasing molybdenum oxide concentration in the samples, the transmittance in the NIR region decreases from 91% in pure PVA film to about 36% in sample M7-P3. Additionally, the microscopic images validate the layer-by-layer morphology and formation of molybdenum oxide nanosheets through the anodizing technique. The XPS data also reveal the oxidation states of molybdenum oxide and indicate the presence of oxygen vacancies. Consequently, the composite films can absorb UV light while maintaining visible light transmittance, and they can absorb near-infrared (NIR) light through localized surface plasmon resonance (LSPR), effectively preventing heat transfer between the indoor and outside environments.
