The invention discloses a graphene-silica composite wall phase change nanocapsule and a preparation method thereof. The core material of the phase change nanocapsule is paraffin phase change material, and the wall material is graphene-silica composite material. The capsule size is in nanometer scale. The preparation method is to mix the phase change material with alkoxysilane compounds. The oil phase was formed, and cationic surfactant and water / ethanol mixed solvent were added to form oil in water miniemulsion by high-speed shearing and ultrasonic refining. Graphene was dispersed in deionized water with the assistance of anionic surfactant to form a stable graphene dispersion. The dispersed droplets of graphene were added to the miniemulsion, then added ethanol and alkaline catalyst in order to heat up the reaction. After filtration, washing and drying, the product of black powder was obtained. The wall material of the phase change nanocapsule in the invention is graphene and silica composite material, which can eliminate the supercooling phenomenon of the phase change nanocapsule and improve the thermal conductivity and thermal stability of the phase change nanocapsule.
【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯-二氧化硅复合壁材相变纳米胶囊及制备方法
本专利技术涉及相变储能材料
,具体涉及一种石墨烯-二氧化硅复合壁材相变纳米胶囊及制备方法。
技术介绍
相变材料在物质的相态变化过程中可实现对热能的存储和释放,具有储能密度大、储/放热过程中温度恒定的优势,是一种重要的热能存储材料和温控材料,广泛应用于节能建筑、光-电-热转换、太阳能储存、工业制冷、潜热功能流体和智能服装等许多领域。常见的相变材料均通过固-液相变进行热能的储存和释放,但是其存在熔融泄漏、导热系数低、易燃等问题。采用微胶囊技术将相变材料胶囊化是解决这些问题的有效途径之一。胶囊化相变材料一般具有核-壳结构,核(也成为芯材)为相变材料,壳(也称为壁材)是固体材料。传统的壁材一般为有机材料,但其存在导热系数低、力学强度不足和易燃等问题。而无机壁材具有较高的导热系数、不燃、和较好的热稳定性。在无机壁材中,以SiO2类壁材最为常见,因为其无毒、原料廉价,并具有良好的表面性质。根据粒径可以将胶囊化相变材料分为:相变大胶囊(粒径>1mm)、相变微胶囊(粒径1~1000μm)和相变纳米胶囊(粒径<1μm)。与微胶囊相比,纳米胶囊比表面更大,有利于加快热能的存储和释放,且应用在潜热功能流体时,不易破碎。中国专利CN10452946A公开了采用复合乳化剂、酸催化以及多步反应,制备一种SiO2壁材包覆石蜡的纳米胶囊。与微胶囊相比,由于小尺寸效应和隔离效应,纳米胶囊往往存在较为明显的过冷现象,且过冷程度会随着胶囊粒径的减小而更加显著,这对其实际应用是不利的。过冷现象是指相变材料熔点与 ...
【技术保护点】
1.一种石墨烯‑二氧化硅复合壁材相变纳米胶囊,其特征在于,所述相变纳米胶囊为核‑壳结构,所述核为芯材,其为相变材料,所述壳为壁材,其为石墨烯‑二氧化硅复合材料,所述壁材中石墨烯的质量百分比为0.17%~6.67%,所述相变纳米胶囊的粒径为100~500nm。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-二氧化硅复合壁材相变纳米胶囊,其特征在于,所述相变纳米胶囊为核-壳结构,所述核为芯材,其为相变材料,所述壳为壁材,其为石墨烯-二氧化硅复合材料,所述壁材中石墨烯的质量百分比为0.17%~6.67%,所述相变纳米胶囊的粒径为100~500nm。2.一种石墨烯-二氧化硅复合壁材相变纳米胶囊的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将相变材料与烷氧基硅烷类化合物在反应釜中混合形成油相;(2)向步骤(1)所述的油相中加入阳离子型表面活性剂,然后加入去离子水/乙醇混合溶剂作为水相,搅拌或剪切力作用下乳化,超声细化,形成细乳液,所述细乳液中油相在水相中分散形成纳米级的液滴;(3)在阴离子型表面活性剂辅助下,将石墨烯分散于去离子水中,超声分散,得到稳定的石墨烯分散液;(4)将步骤(3)所述的石墨烯分散液加入步骤(2)所述的细乳液中,其后依次加入乙醇和碱性催化剂,反应结束后得到相变纳米胶囊与水相的混合物;(5)将步骤(4)得到的混合物过滤得到相变纳米胶囊,用去离子水洗涤,干燥,得到黑色粉末状的石墨烯-二氧化硅复合壁材相变纳米胶囊。3.根据权利要求2所述的石墨烯-二氧化硅复合壁材相变纳米胶囊的制备方法,其特征在于,所述相变材料、烷氧基硅烷化合物和石墨烯的质量比为1:(0.5~2.5):(0.005~0.2),所述水相与油相的质量比为(5~20):1,所述水相中水与乙醇的质量比为0.5~20:1,所述阳离子型表面活性剂的质量为水相质量的0.1~1%,所述阴离子型表面活性剂的质量为离子水的质量的0.3~6.67%,所述步骤(4)中加入...
【专利技术属性】
技术研发人员:梁书恩,祝亚林,田春蓉,王建华,陈可平,罗炫,张林,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院化工材料研究所,
类型:发明
国别省市:四川,51
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