二氧化钛作为光活性金属氧化物之一，已被广泛应用于环境污染处理和光催化制氢等领域。 然而，由于宽带隙的存在，其光吸收受到限制。 因此，通过减小TiO2的带隙来增强可见光区域的光吸收对其在太阳能转换中的应用至关重要。上海第二工业大学节能与新能源材料团队利用硼氢化钠还原的方法，制备了缺氧型二氧化钛（TiO2-x），研究了其在不同类型油基体系中的分散性，并进一步负载了具有等离子体共振效应的Au纳米颗粒，大大提高了TiO2-x在不同油基纳米流体中的光热转化性能，Au / TiO2-x的制备过程示意图如图1所示。
图1. Au / TiO2-x的制备过程示意图（从左到右）
图2. 初始锐钛矿型纳米颗粒（P25），还原温度为400°C，500°C，600°C的TiO2-x和Au / TiO2-x的照片（从左到右）
从图2中我们可以看到随着还原温度的升高，TiO2-x的颜色逐渐变深，白色锐钛矿粉末在温度为600℃时颜色为灰黑色，负载Au纳米颗粒后，仍然是黑色。图3显示的是不同颜色的缺氧型二氧化钛的UV-Vis-NIR光谱，锐钛矿TiO2（P25）主要在紫外线区域有吸收，而TiO2-x延伸到整个太阳光谱，包括可见光和红外光区域，并且吸光度随着还原温度的升高也明显提高。值得注意的是，Au纳米颗粒可以进一步增强缺氧TiO2的全光谱吸收。由于Au纳米粒子的等离子体共振（SPR）效应，可见区域的吸收随着Au含量的增加而显着提高。
图3. （a）P25和不同温度下获得的TiO2-x和（b）在不同Au含量下获得的Au / TiO2-x的紫外可见光谱
图4. 放置不同天数后的（a）TiO2-x /导热油和（b）TiO2-x /硅油纳米流体（100ppm）的透射光谱
图5. 光照强度（4000W / m2）下的温升图和光热转换效率图
TiO2-x在两种油基体系中均具有良好的分散性，同时在4000W / m2的光照强度下最高温升可达到92.15℃，在4200s内时间里升高了67.15℃，进一步地，负载Au后的TiO2-x光热转换效率最大值达到87.3%，这使我们可以考虑将TiO2-x和Au / TiO2-x纳米流体应用于太阳能集热器的中温系统。
以上成果发表在Solar Energy Materials and Solar Cells上，论文的第一作者为上海第二工业大学工学部汪玲玲副教授，通讯作者为于伟教授和谢华清教授，其他合作者包括上海第二工业大学工学部硕士研究生王敏和许中平老师。
Wang L , Wang M , Xu Z , et al. Well oil dispersed Au/oxygen-deficient TiO2 nanofluids towards full spectrum solar thermal conversion[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2020, 212:110575. 论文链接：https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110575