一種多級孔碳基光熱相變材料及其制備方法和應用技術

本發明專利技術實施例涉及相變材料領域，具體涉及一種多級孔碳基光熱相變材料及其制備方法和應用。制備方法包括將氧化鋅/多級孔碳復合物浸入相變材料溶液中，攪拌，浸漬，干燥，制得復合相變材料；氧化鋅/多級孔碳復合物的制備包括如下步驟：惰性氣體氛圍下，將鋅

【技術實現步驟摘要】
一種多級孔碳基光熱相變材料及其制備方法和應用


[0001]本專利技術涉及相變材料領域，具體涉及一種多級孔碳基光熱相變材料及其制備方法和應用。

技術介紹

[0002]公開于該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
[0003]太陽能作為一種理想的可再生能源具有資源豐富、無污染等優點，近年來光熱轉換技術是一種有效利用太陽能的途徑，可以將太陽能轉化為熱能。然而，光熱轉換技術受限于太陽能的間歇性、不穩定性、分散性及能量轉換效率低的問題。因此，整合先進的儲能技術和光熱轉換技術可實現太陽能的連續可靠利用。PCMs通過材料相態轉變過程中的相變潛熱的吸收與釋放進行熱能存儲和釋放，具有儲熱密度高、工作溫度穩定等特點，是目前太陽能儲熱利用的研究重點。然而，純PCMs固有的弱光子捕獲能力一直是制約其光熱轉換應用的瓶頸，因此迫切需要開發高效光熱轉換材料以進一步提高太陽能光
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熱相變儲能性能。

技術實現思路

[0004]專利技術目的
[0005]為解決上述技術問題，本專利技術的目的在于提供一種多級孔碳基光熱相變材料及其制備方法和應用，本專利技術采用可控碳化法控制碳化溫度處理Zn
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MOF，可以有效調控ZnO顆粒在碳基體中的成核、聚集和蒸發而形成的多孔結構，可以保證Zn
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MOF碳化過程中原位高度彌散生成的ZnO光敏劑能夠在層次化碳框架中的超高分散性和較強的光子捕獲能力，分級多孔碳基體與ZnO雙光子捕獲器的協同作用保證了高效光熱轉換能力，以優化復合相變材料的性能，負載相變材料后有序的三維結構可以實現快速傳熱，進一步提高光熱轉換效率。
[0006]解決方案
[0007]為實現本專利技術目的，本專利技術實施例提供了一種多級孔碳基光熱相變材料的制備方法，將氧化鋅/多級孔碳復合物浸入相變材料溶液中，攪拌，浸漬，干燥，制得復合相變材料；
[0008]所述氧化鋅/多級孔碳復合物的制備包括如下步驟：惰性氣體N2氛圍下，將鋅
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金屬有機框架進行高溫碳化，高溫碳化條件為：以2
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8℃/min的升溫速率升至碳化溫度，保持碳化溫度1～6h，以5～15℃/min的速度冷卻至室溫，獲得氧化鋅/多級孔碳復合物，所述氧化鋅/多級孔碳復合物中高度均勻彌散分布有氧化鋅納米粒子。
[0009]進一步地，以10℃/min的速度冷卻至室溫。
[0010]進一步地，以5℃/min的升溫速率升至碳化溫度。
[0011]進一步地，碳化溫度為400
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900℃；可選地碳化溫度為600
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800℃；可選地碳化溫度為600
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750℃，可選地碳化溫度為650
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750℃，優選地為700℃。
[0012]進一步地，碳化溫度保持時間2～4h，優選地為3h。
[0013]進一步地，惰性氣體為氮氣。
[0014]進一步地，所述氧化鋅/多級孔碳復合物中氧化鋅納米粒子高度均勻分布。
[0015]進一步地，所述相變材料和氧化鋅/多級孔碳復合物的質量比為1
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99：99
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1，可選地為50
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90：50
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10，可選地為55
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85：45
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15，可選地為55
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80：45
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20，優選地為55
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70：45
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30。
[0016]進一步地，浸漬方法為采用物理浸漬法和真空浸漬法。
[0017]進一步地，浸漬反應溫度高于相變材料的相變溫度，可選地，反應溫度為80
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120℃。
[0018]進一步地，浸漬后的干燥溫度高于相變材料的相變溫度，可選地，干燥溫度為80
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120℃；可選地，干燥時間為12
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48h。
[0019]進一步地，所述鋅
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金屬有機框架選自含鋅配體的MOF
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5材料、含鋅配體的IRMOF系列材料和含鋅配體的ZIF系列材料中的一種或幾種。
[0020]進一步地，所述相變材料為固
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液相變材料，可選地選自多元醇類相變材料、石蠟類相變材料和脂肪酸類相變材料中的一種或幾種。
[0021]進一步地，所述多元醇類相變材料選自聚乙二醇、季戊四醇和新戊二醇中的一種或幾種；可選地所述聚乙二醇的平均分子量為800
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20000，可選地所述聚乙二醇的平均分子量為8000
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15000。
[0022]進一步地，所述石蠟類相變材料包括熔點在20
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60℃的石蠟。
[0023]進一步地，所述脂肪酸類相變材料選自硬脂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、癸酸、月桂酸、十五烷酸和癸二酸中的一種或幾種。
[0024]進一步地，所述鋅
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金屬有機框架為鋅鹽和有機配體反應獲得。
[0025]進一步地，所述鋅
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金屬有機框架的制備方法為：將水合鋅鹽溶液加入有機配體，攪拌，然后滴入三乙胺，繼續攪拌，收集沉淀，洗滌，干燥，制得鋅
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金屬有機框架。
[0026]進一步地，所述鋅鹽包括Zn(NO3)2.6H2O和Zn(NO3)2.4H2O中的一種或幾種。
[0027]進一步地，所述水合鋅鹽和有機配體的摩爾比為10：1～20，可選地為10：1～10，優選地為10：1～10，可選地為10：3～6，優選地為10：4～5。
[0028]再一方面，提供一種所述的制備方法制備的多級孔碳基光熱相變材料，所述氧化鋅納米粒子占氧化鋅/多級孔碳復合物總重量的20
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50％，可選地為24
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40％，可選地為24
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35％，可選地為28
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35％，優選地為29
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30％。
[0029]另一方面，提供一種所述的制備方法制備的多級孔碳基光熱相變材料的應用，可用于作為光熱轉換材料，可選地用于太陽能儲熱領域中。
[0030]有益效果
[0031](1)Zn
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MOF是一種以Zn金屬離子為中心與有機配體橋聯形成的周期性網狀多孔化合物，具有有序規整孔道、可調孔徑、超高孔隙率及高比表面積的特性，其本身并無光敏性。本專利技術采用可控碳化法控制碳化溫度處理Zn
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MOF，可以有效調控ZnO顆粒在碳基體中的成核、聚集和蒸發而形成的多孔結構，可以保證Zn
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MOF碳化過程中原位高度彌散生成的ZnO光敏劑能夠在層次化碳框架中的超高分散性和較強的光子捕獲能力，分級多孔碳基體與ZnO雙光子捕獲器的協同作用保證了高效光熱轉換能力，負載相變材料后有序本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種多級孔碳基光熱相變材料的制備方法，其特征在于，將氧化鋅/多級孔碳復合物浸入相變材料溶液中，攪拌，浸漬，干燥，制得復合相變材料；所述氧化鋅/多級孔碳復合物的制備包括如下步驟：惰性氣體氛圍保護下，將鋅
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金屬有機框架進行高溫碳化，高溫碳化條件為：以2
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8℃/min的升溫速率升至碳化溫度，保持碳化溫度1～6h，以5～15℃/min的速度冷卻至室溫，獲得氧化鋅/多級孔碳復合物，所述氧化鋅/多級孔碳復合物中高度均勻彌散分布有氧化鋅納米粒子。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，以10～15℃/min的速度冷卻至室溫，可選地以10℃/min的速度冷卻至室溫；和/或，以5℃/min的升溫速率升至碳化溫度。3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，碳化溫度為400
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900℃；可選地碳化溫度為600
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800℃；可選地碳化溫度為600
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750℃，可選地碳化溫度為650
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750℃，優選地為700℃；和/或，碳化溫度保持時間2～4h，優選地為3h；和/或，惰性氣體為氮氣或氬氣，優選地為氮氣；和/或，所述氧化鋅/多級孔碳復合物中氧化鋅納米粒子高度均勻分布。4.根據權利要求1至3任一所述的制備方法，其特征在于，所述相變材料和氧化鋅/多級孔碳復合物的質量比為1
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99：99
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1，可選地為50
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90：50
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10，可選地為55
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85：45
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15，可選地為55
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80：45
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20，優選地為55
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70：45
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30。5.根據權利要求1至4任一所述的制備方法，其特征在于，浸漬方法為采用物理浸漬法和真空浸漬法；可選地，浸漬反應溫度高于相變材料的相變溫度，可選地，反應溫度為80
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120℃；可選地，浸漬后的干燥溫度高于相變材料的相變溫度，可選地，干燥溫度為80
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120℃；可選地，干燥時間為12
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【專利技術屬性】
技術研發人員：?七四專利代理機構，
申請(專利權)人：蘇州雙碳新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：