本发明涉及一种液体的表征方法，涉及一种在液态条件下表征待测物光热性能的方法。
背景技术：
世界范围内的能源供应紧张，制约经济发展，目前解决这一问题的主要途径之一就是光热技术。光热技术可以利用大自然中的光能转化为其他能源，同时不产生任何其他污染，是理想的生产绿色能源的手段之一。光热技术的关键是光能的吸收率和光能的转化率，不同材料的光能吸收率和转化率的差异成为这项技术的关键，筛选光能吸收率和转化率不同的材料也成为光热技术得以应用的重要前提。
目前国内外尚未公开过关于在液态条件下检测不同材料的光能吸收率和转化率的方法。因此，亟需开发一种能够快速准确检测液态条件下待测物光热性能的方法，为材料在物理学领域的应用提供技术基础。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种在液态条件下表征待测物光热性能的方法，所述待测物为液体待测物和/或分散于液体中的物质，所述方法包括以下步骤：
(1)将温度检测部件插入到液体中，用于检测液体温度变化；
其中，所述液体为液体待测物和/或分散有待测物的液体；
(2)用激光发射器对液体进行激光照射，实现加热；
在激光照射的过程中，测试激光发射器的实际功率；
(3)根据对液体监测得到的温度数据，以及步骤(2)所得实际功率，判断待测物的光热性能。
本发明中，所述“液体待测物”可以指本身为液态的待测物(比如乙醇)，也可以指非液体的待测物溶于液体形成的溶液(比如氯化钠溶液)。
本发明中，所述“分散有待测物质的液体”指：非液态的待测物分散在液体中。
本发明的方法对待测物的普适性强，所述液体可以是任何种类的液体待测物或分散有待测物质的液体，例如可以是石墨烯的水溶液、石墨烯的醇溶液、还原性石墨烯的溶液、聚苯胺溶液、吲哚菁绿溶液和氯化钠溶液等等。
本发明中，步骤(1)所述温度检测部件可以是某一仪器中起到检测温度功能的部件，比如温度测量仪表中测温元件热电偶，也可以是独立的检测部件，比如温度计。
本发明对温度检测部件的具体形式不作限定，可以采用常用的温度计对液体温度进行检测并使用肉眼观察并记录数据；也可以采用带有温度记录功能的温度测量仪，通过温度测量仪的测温元件(比如热电偶)进行测温并由该仪器自动记录温度数据。
为了简便操作并获得更好的精度，优选所述温度检测部件为带有温度记录功能的温度测量仪，以更好地监测液体温度变化，该温度测量仪中的温度检测部件(比如热电偶)插入到液体中以实现监测液体温度的目的。
本发明所述光热性能包括：光热转换率，以及待测物随激光照射的温度变化情况(比如升温速率)等。
本发明利用激光发射器发射光线和温度检测装置检测到的液体温度变化，来对液体材料和/或分散于液体中的材料进行光热性能(比如光热转化率)的分析。其具有实验设备简便、易操作的优点，可在相对较短的时间内对材料的光热转化率进行粗筛，且光热转化率检测准确度高；还可以检测待测物随激光照射的温度变化速率等，以便更全面的评价待测物的光热性能。本发明的方法实际应用性好，为以后该材料在光热技术领域的应用提供了依据。
本发明中，记录的温度包括未加热时的初始温度，以及加热完成时的最终温度，还可以记录加热过程中的温度数据。对记录温度的时间间隔不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行调整，例如可以每隔5s、10s或者30s进行一次记录。
优选地，步骤(1)所述液体盛放在容器中，所述容器优选为比色皿。容器不能选用烧杯，因为光会通过烧杯两侧散射或者折射。
优选地，步骤(1)所述液体占容器总体积的1/2-3/4，在此优选范围内，既可以保证温度检测部件浸没于液体中，又可以确保获得较好的激光加热效果以及检测精度。
优选地，步骤(1)所述温度检测部件位于液体的中上部。
作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(2)所述激光发射器的激光波长范围为200nm-4000nm，波长值例如200nm、300nm、350nm、400nm、500nm、550nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1150nm、1300nm、1400nm、1500nm、1600nm、1800nm、2000nm、2200nm、2350nm、2600nm、2800nm或3000nm等。激光波长的选择与待测物种类相关，一般选择与待测物的吸收波长范围一致，也可以根据不同实验目标进行特定波长的选择，但需要保证达到使本发明所述液体升温的目的，以判断待测物的光热性能。
本领域技术人员可以根据待测物的种类进行适当选择。
优选地，步骤(2)所述激光照射的时间为5min-30min，例如5min、6min、7min、8min、9min、10min、15min、18min、20min、25min或30min等。
本发明中，激光发射器在使用之前一般需要进行预热，这是本领域的常规操作，本领域技术人员可以根据需要调整预热时间。
优选地，步骤(2)中，所述液体位于激光照射线程中间。
优选地，步骤(2)中，激光发射器照射激光的方向与水平面平行，激光基本垂直照射到比色皿上。
优选地，步骤(2)中，激光照射所述液体的中下部。激光照射部位为中下部时，下部液体首先升温，热量传至上部，下部温度继续升高，上部液体循环至下部，依此循环，形成对流，整个盛放液体的容器均匀受热，温度上下基本保持一致，从而保证了检测温度的一致性和准确性。
作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(2)中，未被激光照射到的液体，用保温材料进行覆盖，以减少散热损失，提高检测精度。
此优选技术方案中，对保温材料的种类不作限定，任何本领域常用的可以起到保温效果的材料均可用于本发明。
作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(2)所述测试采用的设备为激光功率计。本发明中，采用激光功率计测试激光发射器的实际功率的方法是现有技术，本领域技术人员可以参照现有技术中公开的内容进行具体操作。
作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(3)通过计算待测液体的光热转化率，判断液体的光热性能。
优选地，通过对温度数据进行拟合，得到温度随时间的变化曲线，计算光热转化率。
优选地，所述拟合为线性拟合或曲线拟合中的任意一种。
作为本发明所述方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将液体置于比色皿中，液体占比色皿容积的1/2-3/4，使用带有温度记录功能的温度测量仪监测液体温度变化：将温度测量仪的测温元件热电偶插入到液体的中上部，打开温度测量仪，实时监测并记录温度变化数据；
所述液体为液体待测物和/或分散有待测物质的液体；
(2)使盛有液体的比色皿位于激光照射线程中间，用激光发射器对液体中下部进行激光照射，实现加热；
未被激光照射到的液体，用保温材料进行覆盖；在激光照射的过程中，测试激光发射器的实际功率；
(3)根据监测记录的温度变化数据，采用曲线拟合的方法拟合得到温度随时间的变化曲线，得到待测物随激光照射的升温速率；
根据未加热时的初始温度、加热完成时的最终温度、以及步骤(2)所得实际功率，计算得到待测物的光热转化率。
此优选技术方案中，激光照射部位为比色皿的中下部，热电偶插入液体中上部，且比色皿周围用保温材料进行包裹，上述三方面因素的共同作用提高了检测的精度和准确性，更具体地，当激光照射时下部液体升温，升至上部，下部温度继续升高，上部液体将循环至下部，依此循环，形成对流，整个比色皿中的液体均匀受热，温度上下基本保持一致，热电偶插入部位为中上部，保证了检测的一致性，比色皿周围用保温材料进行包裹，也最大限度地防止热量的流失，提高了检测的精确度。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明利用激光发射器发射光线和温度检测装置检测到的液体温度变化，来对液体材料和/或分散于液体中的材料进行光热性能(比如光热转化率以及待测物随激光照射的温度变化情况)的分析。可在相对较短的时间内对材料的光热转化率进行粗筛，且光热转化率测试准确度高；还可以检测待测物随激光照射的温度变化速率等待测物的物理性质，更全面的评价待测物的光热性能，为物理学领域的研究提供了重要保障。。
(2)本发明的方法具有实验设备简便、易操作的优点，可在相对较短的时间内对材料的光热转化率进行粗筛，解决了对液体以及可以分散在液体中的材料的光热转化率的检测。本发明的方法实际应用性好，为以后该材料在光热技术领域的应用提供了依据。
(3)本发明的方法优选使激光照射部位为比色皿的中下部，热电偶插入液体中上部，且液体未被激光照射的部位对应的比色皿周围用保温材料进行包裹，上述三方面因素的共同作用提高了检测的精度和准确性，更具体地，当激光照射时下部液体升温，升至上部，下部温度继续升高，上部液体将循环至下部，依此循环，形成对流，整个比色皿中的液体均匀受热，温度上下基本保持一致，热电偶插入部位为中上部，保证了检测的一致性，比色皿周围用保温材料进行包裹，也最大限度地防止热量的流失，提高了检测的精确度。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面结合实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此处应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本次实验在正式测试样品之前，需提前根据待测样品选定空白对照，并在保持其他条件不变的条件下，进行空白样品对照实验。所有实施例中，实验均重复三次，保证数据的准确性。同时实验开始之前，确保激光器已经预热十分钟以上。
实施例1
(1)准备液体样品：
所述液体样品为还原性石墨烯的溶液，取3ml置于比色皿中，确保液体样品占比色皿容积的1/2-3/4；
使用带有温度记录功能的温度测量仪监测液体温度变化：将温度测量仪的测温元件热电偶插入到液体样品的中上部，打开温度测量仪，实时监测并记录温度变化数据(包括未加热时的初始温度，以及加热完成时的最终温度)；
(2)使盛有液体样品的比色皿位于激光照射线程中间，用激光发射器对液体中下部进行激光照射(激光波长为532nm，照射10min)，实现加热；
未被激光照射到的液体，用保温材料进行覆盖；在激光照射的过程中，测试激光发射器的实际功率，测试结果为1.23W；
(3)根据监测记录的温度变化数据，采用曲线拟合的方法拟合得到温度随时间的变化曲线，得到还原性石墨烯随激光照射的升温速率；
根据未加热时的初始温度26℃、加热完成时的最终温度48℃、以及步骤(2)所得实际功率1.23W，计算得到还原性石墨烯的光热转化率为54％。
实施例2
(1)准备液体样品：
所述液体样品为石墨烯的乙醇溶液，取2.5ml置于比色皿中，确保液体样品占比色皿容积的1/2-3/4；
使用带有温度记录功能的温度测量仪监测液体温度变化：将温度测量仪的测温元件热电偶插入到液体样品的中上部，打开温度测量仪，实时监测并记录温度变化数据(包括未加热时的初始温度，以及加热完成时的最终温度)；
(2)使盛有液体样品的比色皿位于激光照射线程中间，用激光发射器对液体中下部进行激光照射(激光波长为200nm，照射10min)，实现加热；
未被激光照射到的液体，用保温材料进行覆盖；在激光照射的过程中，测试激光发射器的实际功率，测试结果为1.24W；
(3)根据监测记录的温度变化数据，采用曲线拟合的方法拟合得到温度随时间的变化曲线，得到石墨烯随激光照射的升温速率；
根据未加热时的初始温度26℃、加热完成时的最终温度47℃、以及步骤(2)所得实际功率1.24W，计算得到石墨烯的光热转化率为56％。
实施例3
(1)准备液体样品：
所述液体样品为吲哚菁绿溶液，取2ml置于比色皿中，确保液体样品占比色皿容积的1/2-3/4；
使用温度计监测液体温度变化：将温度计插入到液体样品的中上部，通过肉眼观察温度计的读数(包括未加热时的初始温度，以及加热完成时的最终温度)；
(2)使盛有液体样品的比色皿位于激光照射线程中间，用激光发射器对液体中下部进行激光照射(激光波长为784nm，照射8min)，实现加热；
未被激光照射到的液体，用保温材料进行覆盖；在激光照射的过程中，测试激光发射器的实际功率，测试结果为1.25W；
(3)根据监测记录的温度变化数据，采用曲线拟合的方法拟合得到温度随时间的变化曲线，得到吲哚菁绿随激光照射的升温速率；
根据未加热时的初始温度27℃、加热完成时的最终温度49℃、以及步骤(2)所得实际功率1.25W，计算得到吲哚菁绿的光热转化率为40％。
实施例4
(1)准备液体样品：
所述液体样品为聚苯胺溶液，取3ml置于比色皿中，确保液体占比色皿容积的1/2-3/4；
使用带有温度记录功能的温度测量仪监测液体温度变化：将温度测量仪的测温元件热电偶插入到液体样品的中上部，打开温度测量仪，实时监测并记录温度变化数据(包括未加热时的初始温度，以及加热完成时的最终温度)；
(2)使盛有液体样品的比色皿位于激光照射线程中间，用激光发射器对液体中下部进行激光照射(激光波长为640nm，照射15min)，实现加热；
未被激光照射到的液体，用保温材料进行覆盖；在激光照射的过程中，测试激光发射器的实际功率，测试结果为1.25W；
(3)根据监测记录的温度变化数据，采用曲线拟合的方法拟合得到温度随时间的变化曲线，得到聚苯胺随激光照射的升温速率；
根据未加热时的初始温度27℃、加热完成时的最终温度44℃、以及步骤(2)所得实际功率1.25W，计算得到聚苯胺的光热转化率为35％。
实施例5
(1)准备液体样品：
所述液体样品为石墨烯的水溶液，取3ml置于比色皿中，确保液体占比色皿容积的1/2-3/4；
使用带有温度记录功能的温度测量仪监测液体温度变化：将温度测量仪的测温元件热电偶插入到液体样品的中上部，打开温度测量仪，实时监测并记录温度变化数据(包括未加热时的初始温度，以及加热完成时的最终温度)；
(2)使盛有液体样品的比色皿位于激光照射线程中间，用激光发射器对液体中下部进行激光照射(激光波长为270nm，照射5min)，实现加热；
未被激光照射到的液体，用保温材料进行覆盖；在激光照射的过程中，测试激光发射器的实际功率，测试结果为1.24W；
(3)根据监测记录的温度变化数据，采用曲线拟合的方法拟合得到温度随时间的变化曲线，得到石墨烯随激光照射的升温速率；
根据未加热时的初始温度27℃、加热完成时的最终温度32℃、以及步骤(2)所得实际功率1.24W，计算得到石墨烯的光热转化率为56％。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。