本发明涉及太阳光谱选择性吸收涂层材料制备领域，特别是涉及aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，以阳极氧化的方法制备aao光子晶体，然后向分枝结构的纳米多孔结构中通过电沉积的方式将金属纳米粒子嵌入非晶态al2o3(陶瓷相)中形成的金属陶瓷的技术。
背景技术：
随着可持续经济发展趋势日渐增强，人们对清洁能源的需求越来越迫切。太阳能作为一种可再生、无污染的环保能源，越来越多的受到人们的关注。太阳光谱选择性吸收涂层是实现太阳能光热转换的核心材料，一方面，它在太阳光波段(0.3μm-2.5μm)具有高的吸收率，吸收太阳光能量将其转换为热能，另一方面，它在红外热辐射波段(2.5μm-25μm)具有低的辐射率，能够有效抑制辐射散热。当前，太阳能集热器采用的光谱选择性涂层膜系结构一般可以概括为基底层/红外反射层/太阳光谱吸收层/表面减反射层。当今市场上出现的选择性吸收涂层中吸收层材料主要有cr2o3-cr、aln-al(nioxtin)、al(mo、w、ni、co)-al2o3、al2o3-mo-al2o3、nicrnxoy，tinxoy等，其中nicrnxoy、tinxoy使用较多。但大多工艺较为复杂，材料成本较高，而且并不环保。
li等在其研究的(aqueoussolution-chemicalderivedni-al2o3solarselectiveabsorbingcoatings.solarenergymaterialsandsolarcells，2012，105：90-95.)中向硝酸铝和硝酸镍为主盐的水溶液中加入一定量的络合剂与湿润剂，得到的混合液在n2气环境中高温处理al2o3基质，得到了较为环保且集热效率较高的光谱选择性吸收涂层。
rebouta等在其研究(solarselectiveabsorbersbasedonal2o3/wcermetsandalsin/alsionlayers.solarenergymaterialsandsolarcells,2015,137:93-100)中，采用磁控溅射的方法，制备了以w作红外反射层，双层w/al2o3金属陶瓷膜作吸收层，sio2或al2o3作减反层，所制备的选择性吸收涂层对太阳光谱的吸收率为0.93-0.95。表现出了较好的太阳光谱吸收性能。
近些年，采用阳极氧化与电沉积相结合的方法制备光谱选择性吸收涂层的报道较为少见，传统的阳极氧化法制备的光谱选择性吸收涂层的吸收层沉积粒子单一，且涂层体系发射率较高，吸收发射比较低，并不能满足社会生产发展的需求。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有制备太阳光谱选择性涂层方法的缺点，提供aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，材料来源较为广泛，涂层结合力牢固，较为环保，太阳光谱吸收率较高，红外发射率较低的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)用不同型号的砂纸对铝合金基材打磨干净，冲洗干净后，放入碱洗液中碱洗4～6min，碱洗温度：60～70℃，冲洗干净后，放入酸洗液中酸洗3～5min，酸洗温度：室温，最后用超纯水冲洗干净后备用；
2)经前处理后的铝合金基材放入h2so4的电解液中做周期性变电压氧化，且阴极板采用石墨板；
3)将得到的阳极氧化模板用蒸馏水水洗后吹干，放入100～110g/lh3po4溶液中交流扩孔，处理时间：3min，温度：室温；
4)将扩孔后的试样用超纯水冲洗后，放入在以niso4·6h2o和cuso4·5h2o为主盐的沉积液中进行交流电沉积。
进一步，步骤1)中，碱洗液为40～50g/lnaoh溶液与0.5～1.5g/lc12h25so4na的混合溶液，酸洗液为11％～15％h2so4、2％～5％hno3其余为水的混合溶液，且需用超纯水冲洗干净。
进一步，步骤2)中，h2so4的电解液的浓度为108g/l。
进一步，步骤2)中，每个周期电压变化主要分5个阶段，其对应时间参数为：t0＝300～2400s，t1＝12～60s，t2＝12～60s，t3＝10～40s，t4＝36～90s，t5＝128s；t0为初始氧化时段，t1，t2，t3，t4，t5为周期性氧化阶段的时间。
进一步，步骤2)中，周期性氧化阶段电压参数：u1＝1.8～4.2v；u2＝6.0～8.5v；u3＝3.8～6.2v；u4＝2.8～5v；温度15～20/℃；氧化周期n＝80～120。
进一步，自基底向外依次包括合金红外反射层，al2o3致密阻挡层，金属陶瓷吸收层和aao光子晶体层。
进一步，红外反射层为6063铝合金；金属陶瓷吸收层主要由cu，cu-ni纳米复合粒子与非晶态的阳极氧化铝所组成的cu/al2o3、cu-ni/al2o3金属陶瓷沉积层；aao光子晶体层主要由周期性排列的al2o3分枝管道结构所组成。
进一步，步骤4)中，进行交流电沉积的沉积条件为：在交流电频率50hz条件下电压11～17v(有效值电压)、沉积时间100s～700s、沉积温度10℃～40℃。
进一步，步骤4)中，交流电沉积液主要组成为：40g～60g/lniso4·6h2o、3～4.5g/lcuso4·5h2o、25～30g/lh3bo4。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层的制备方法，制备的aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层在300～2500nm范围内有较高的吸收率，在3300～25000nm范围内有较低的红外发射率。材料来源较为广泛、涂层结合力牢固，生产成本较低，可以应用太阳能热水器等吸热材料。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1aao光子晶体光谱选择性吸收涂层示意图。
图中，
1——红外反射层，2——al2o3致密阻挡层，3——金属陶瓷吸收层；4——光子晶体层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1:
(1)铝合金试样前处理：将铝合金试样放在温度为70℃的45g/lnaoh、1g/lc12h25so4na的混合溶液中碱蚀3min。将碱蚀后的试样用水冲洗干净放入10％h2so4、4％hno3混合溶液中酸洗4min，将酸后的试片用超纯水冲洗后进行aao光子晶体的制备。
(2)光子晶体层的制备：经前处理后的铝合金基材放入浓度为108g/l的h2so4的电解液中做周期性变电压氧化，且阴极板采用石墨板。每个周期电压变化主要分5个阶段，其对应时间参数为：t0＝1200s，t1＝40s，t2＝36.2s，t3＝24.46s，t4＝61.42s，t5＝128s，电压参数u1＝3.2v，u2＝7.0v，u3＝5.2v，u4＝3.8v；温度15℃；氧化周期n＝80。
(3)交流扩孔：将具备aao光子晶体结构的铝合金试样用纯水冲洗干净，吹干后，放入105g/lh3po4磷酸溶液中进行交流扩孔，交流电压4v(峰值电压)，预浸10s，扩孔时间为100s，温度：室温。
(4)交流电沉积：将扩孔后的aao光子晶体铝合金试样用纯水冲洗干净、吹干后放入沉积液中进行电沉积，在以硫酸镍、硫酸铜为主盐的沉积液中进行交流电沉积，沉积液主要组成为：40g/lniso4·6h2o、4g/lcuso4·5h2o、25g/lh3bo4。沉积条件：电压11v(有效值值电压)，交流频率50hz，沉积时间100s，沉积温度10℃。
得到aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层吸收率0.8，发射率0.15，品质因子5.3，图1是aao光子晶体光谱选择性吸收涂层示意图，自基底向外依次包括合金红外反射层1，al2o3致密阻挡层2，金属陶瓷吸收层3和aao光子晶体层4，其中红外反射层1为6063铝合金；金属陶瓷吸收层3主要由cu，cu-ni纳米复合粒子与非晶态的阳极氧化铝所组成的cu/al2o3、cu-ni/al2o3金属陶瓷沉积层；aao光子晶体层4主要由周期性排列的al2o3分枝管道结构所组成。
aao英文全称是：anodicaluminumoxide，阳极氧化铝。
实施例2:
(1)铝合金试样前处理：将铝合金试样放在温度为70℃的45g/lnaoh、1g/lc12h25so4na的混合溶液中碱蚀3min。将碱蚀后的试样用水冲洗干净放入10％h2so4、4％hno3混合溶液中酸洗4min，将酸后的试片用超纯水冲洗后进行aao光子晶体的制备。
(2)光子晶体层的制备：经前处理后的铝合金基材放入浓度为108g/l的h2so4的电解液中做周期性变电压氧化，且阴极板采用石墨板。每个周期电压变化主要分5个阶段，其对应时间参数为：t0＝1200s，t1＝40s，t2＝36.2s，t3＝24.46s，t4＝61.42s，t5＝128s，电压参数u1＝3.2v，u2＝7.0v，u3＝5.2v，u4＝3.8v；温度15℃；氧化周期n＝90。
(3)交流扩孔：将具备aao光子晶体结构的铝合金试样用纯水冲洗干净，吹干后，放入105g/lh3po4磷酸溶液中进行交流扩孔，交流电压4v(峰值电压)，预浸10s，扩孔时间为300s，温度：室温。
(4)交流电沉积：将扩孔后的aao光子晶体铝合金试样用纯水冲洗干净、吹干后放入沉积液中进行电沉积，在以硫酸镍、硫酸铜为主盐的沉积液中进行交流电沉积，沉积液主要组成为：45g/lniso4·6h2o、3.5g/lcuso4·5h2o、25g/lh3bo4。沉积条件：电压14v(有效值值电压)，交流频率50hz，沉积时间100s，沉积温度25℃。
得到aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层吸收率0.84，发射率0.14，品质因子6。
实施例3:
(1)铝合金试样前处理：将铝合金试样放在温度为70℃的45g/lnaoh、1g/lc12h25so4na的混合溶液中碱蚀3min。将碱蚀后的试样用水冲洗干净放入10％h2so4、4％hno3混合溶液中酸洗4min，将酸后的试片用超纯水冲洗后进行aao光子晶体的制备。
(2)光子晶体层的制备：经前处理后的铝合金基材放入浓度为108g/l的h2so4的电解液中做周期性变电压氧化，且阴极板采用石墨板。每个周期电压变化主要分5个阶段，其对应时间参数为：t0＝1200s，t1＝40s，t2＝36.2s，t3＝24.46s，t4＝61.42s，t5＝128s，电压参数u1＝3.2v，u2＝7.0v，u3＝5.2v，u4＝3.8v；温度18℃；氧化周期n＝100。
(3)交流扩孔：将具备aao光子晶体结构的铝合金试样用纯水冲洗干净，吹干后，放入105g/lh3po4磷酸溶液中进行交流扩孔，交流电压4v(峰值电压)，预浸10s，扩孔时间为150s，温度：室温。
(4)交流电沉积：将扩孔后的aao光子晶体铝合金试样用纯水冲洗干净、吹干后放入沉积液中进行电沉积，在以硫酸镍、硫酸铜为主盐的沉积液中进行交流电沉积，沉积液主要组成为：45g/lniso4·6h2o、3g/lcuso4·5h2o、30g/lh3bo4。沉积条件：电压14v(有效值值电压)，交流频率50hz，沉积时间700s，沉积温度10℃。
得到aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层吸收率0.92，发射率0.18，品质因子5.1。
实施例4:
(1)铝合金试样前处理：将铝合金试样放在温度为70℃的45g/lnaoh、1g/lc12h25so4na的混合溶液中碱蚀3min。将碱蚀后的试样用水冲洗干净放入10％h2so4、4％hno3混合溶液中酸洗4min，将酸后的试片用超纯水冲洗后进行aao光子晶体的制备。
(2)光子晶体层的制备：经前处理后的铝合金基材放入浓度为108g/l的h2so4的电解液中做周期性变电压氧化，且阴极板采用石墨板。每个周期电压变化主要分5个阶段，其对应时间参数为：t0＝1200s，t1＝40s，t2＝36.2s，t3＝24.46s，t4＝61.42s，t5＝128s，电压参数u1＝3.2v，u2＝7.0v，u3＝5.2v，u4＝3.8v；温度20℃；氧化周期n＝110。
(3)交流扩孔：将具备aao光子晶体结构的铝合金试样用纯水冲洗干净，吹干后，放入105g/lh3po4磷酸溶液中进行交流扩孔，交流电压4v(峰值电压)，预浸10s，扩孔时间为100s，温度：室温。
(4)交流电沉积：将扩孔后的aao光子晶体铝合金试样用纯水冲洗干净、吹干后放入沉积液中进行电沉积，在以硫酸镍、硫酸铜为主盐的沉积液中进行交流电沉积，沉积液主要组成为：40g/lniso4·6h2o、3.5g/lcuso4·5h2o、30g/lh3bo4。沉积条件：电压17v(有效值值电压)，交流频率50hz，沉积时间100s，沉积温度40℃。
得到aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层吸收率0.84，发射率0.12，品质因子7。
实施例5:
(1)铝合金试样前处理：将铝合金试样放在温度为70℃的45g/lnaoh、1g/lc12h25so4na的混合溶液中碱蚀3min。将碱蚀后的试样用水冲洗干净放入10％h2so4、4％hno3混合溶液中酸洗4min，将酸后的试片用超纯水冲洗后进行aao光子晶体的制备。
(2)光子晶体层的制备：经前处理后的铝合金基材放入浓度为108g/l的h2so4的电解液中做周期性变电压氧化，且阴极板采用石墨板。每个周期电压变化主要分5个阶段，其对应时间参数为：t0＝1200s，t1＝40s，t2＝36.2s，t3＝24.46s，t4＝61.42s，t5＝128s，电压参数u1＝3.2v，u2＝7.0v，u3＝5.2v，u4＝3.8v；温度15℃；氧化周期n＝90。
(3)交流扩孔：将具备aao光子晶体结构的铝合金试样用纯水冲洗干净，吹干后，放入105g/lh3po4磷酸溶液中进行交流扩孔，交流电压4v(峰值电压)，预浸10s，扩孔时间为300s，温度：室温。
(4)交流电沉积：将扩孔后的aao光子晶体铝合金试样用纯水冲洗干净、吹干后放入沉积液中进行电沉积，在以硫酸镍、硫酸铜为主盐的沉积液中进行交流电沉积，沉积液主要组成为：45g/lniso4·6h2o、4g/lcuso4·5h2o、30g/lh3bo4。沉积条件：电压17v(有效值值电压)，交流频率50hz，沉积时间400s，沉积温度10℃。
得到aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层吸收率0.87，发射率0.14，品质因子6.2。
实施例6:
(1)铝合金试样前处理：将铝合金试样放在温度为70℃的45g/lnaoh、1g/lc12h25so4na的混合溶液中碱蚀3min。将碱蚀后的试样用水冲洗干净放入10％h2so4、4％hno3混合溶液中酸洗4min，将酸后的试片用超纯水冲洗后进行aao光子晶体的制备。
(2)光子晶体层的制备：经前处理后的铝合金基材放入浓度为108g/l的h2so4的电解液中做周期性变电压氧化，且阴极板采用石墨板。每个周期电压变化主要分5个阶段，其对应时间参数为：t0＝1200s，t1＝40s，t2＝36.2s，t3＝24.46s，t4＝61.42s，t5＝128s，电压参数u1＝3.2v，u2＝7.0v，u3＝5.2v，u4＝3.8v；温度15℃；氧化周期n＝100。
(3)交流扩孔：将具备aao光子晶体结构的铝合金试样用纯水冲洗干净，吹干后，放入105g/lh3po4磷酸溶液中进行交流扩孔，交流电压4v(峰值电压)，预浸10s，扩孔时间为150s，温度：室温。
(4)交流电沉积：将扩孔后的aao光子晶体铝合金试样用纯水冲洗干净、吹干后放入沉积液中进行电沉积，在以硫酸镍、硫酸铜为主盐的沉积液中进行交流电沉积，沉积液主要组成为：40g/lniso4·6h2o、3.5g/lcuso4·5h2o、25g/lh3bo4。沉积条件：电压17v(有效值值电压)，交流频率50hz，沉积时间700s，沉积温度25℃。
得到aao基光子晶体太阳光谱选择性吸收涂层吸收率0.95，发射率0.13，品质因子7.3。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。