Extracting Optical Parameters of Cu–Mn–Fe Spinel Oxide Nanoparticles for Optimizing Air-Stable, High-Efficiency Solar Selective Coatings

材料科学 吸收率 带隙 热发射率 纳米颗粒 涂层 尖晶石 吸收(声学) 光电子学 衰减系数 铝热剂 光学 纳米技术 复合材料 冶金 梁(结构) 反射率 物理
作者
Xiaoxin Wang,Can Xu,Jifeng Liu
标识
DOI:10.1021/acsaom.3c00033
摘要

High-temperature Cu–Mn–Fe spinel-oxide nanoparticle solar selective absorber coatings are investigated experimentally and theoretically. A general realistic approach to evaluate absorption coefficient spectra from the optical measurements of the nanoparticle-pigmented coatings is developed by solving the inverse problem of the four-flux-radiative transfer model. The derived absorption properties are utilized to elucidate the direct and indirect bandgap transitions in the visible spectral regime as well as the sub-bandgap absorption in the infrared range. Furthermore, the optical properties of NP materials can be directly applied to optimize the solar selective coating design and analyze thermal degradation mechanisms. The analysis reveals that the Cu–Mn–Fe spinel oxides are semiconductors with an indirect bandgap ranging from 1.7 to 2.1 eV, while iron-free CuMn2O4 is a direct bandgap material with Eg = 1.84 eV. With the same coating thickness and nanoparticle load, the solar absorptance ranks in the order of Mn2O3 < MnFe2O4 < CuFe2O4 < CuFeMnO4 < CuMn2O4. The optimized spray-coated iron-free CuMn2O4 NP-pigmented coating demonstrates a high solar absorptance of 97%, a low emittance of 55%, a high optical-to-thermal energy conversion efficiency of ∼93.5% under 1000× solar concentration at 750 °C, and long-term endurance upon thermal cycling between 750 °C and room temperature in air. The optical parameter analysis approach can be easily extended to other material systems to facilitate the search and optimization of high-temperature nanoparticle-pigmented solar selective coatings.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
秉朔完成签到,获得积分10
刚刚
谨别发布了新的文献求助10
1秒前
HS发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
一只羊发布了新的文献求助10
1秒前
xiaoli发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
Jovid发布了新的文献求助10
2秒前
科研通AI6.1应助小糯采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
xiaoyu完成签到,获得积分10
4秒前
J_C_Van完成签到,获得积分10
5秒前
流沙发布了新的文献求助10
5秒前
小新完成签到,获得积分10
6秒前
英俊的铭应助x971017采纳,获得10
6秒前
wh发布了新的文献求助10
6秒前
小月月yyy发布了新的文献求助10
6秒前
Minus完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
草原狼完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
踏实乘云发布了新的文献求助10
7秒前
柏柏完成签到,获得积分10
8秒前
纸鹤发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
Connie发布了新的文献求助10
8秒前
AIRoboter发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
文LL完成签到,获得积分10
9秒前
melody发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
Adhesion Science: Principles & Practice 1234
Cold War Transcended: Australia's China Policy, 1949-1990 998
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
Testimonial Injustice and Trust 510
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
Fundamentals of Body MRI 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6642276
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8399254
关于积分的说明 17960669
捐赠科研通 5831238
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2968524
邀请新用户注册赠送积分活动 1943514
关于科研通互助平台的介绍 1860199