The invention discloses an alternating double-layer azobenzene/graphene composite energy storage material and a preparation method. The monomer molecular azo molecule is grafted onto the surface of graphene by covalent bond, and one azo molecule is grafted on every 30-50 carbon atoms. First, two azo molecules are prepared; then graphene oxide is reduced; finally, the azo molecule/graphene composite is prepared and blended. \u3002 The energy storage material of the invention has good heat storage density up to 155Wh/kg, which exceeds the energy density of ordinary lithium battery. The highest isomerization rate is 98%, which is 30% higher than that of monomer molecule, and the highest heat storage density is 160Wh/kg, which is nearly 60% higher than that of monomer molecule. Compared with the traditional azobenzene molecule, the energy value and half-life of azobenzene molecule have been greatly improved, which is conducive to making full use of solar energy for energy storage.
【技术实现步骤摘要】
一种交替双层偶氮苯/石墨烯复合储能材料及制备方法
本专利技术属于复合功能材料领域,更加具体地说,涉及一种交替双层偶氮苯/石墨烯复合储能材料及制备方法,未来在太阳能利用和制作远程光热开关方面具有重要的应用前景。
技术介绍
太阳能是一种取之不竭、清洁的可再生能源,利用太阳能发电是开拓新能源和保护环境、节能减排的有效途径。欧美一些发达国家已经开始关注具有更高能源利用率的太阳能光热发电技术,并相继建立了不同型式的示范装置。我国经济的迅速发展使得对能源的需求增加,造成的环境问题也亟待解决。在享受科技进步给我们生活带来便利的同时,我们也应清晰的认识到:我国能源资源禀赋不高,人均资源占有量远低于世界平均水平;资源环境约束矛盾日益突出,能源资源对外依存度不断攀升;国家外交利害关系负责,能源战略地位越来越高。因此,优化能源结构、实现能源利用的多元化是维系能源可持续发展,确保我国经济平稳较快增长的重要保证。开发和利用可再生能源,提高可再生能源在我国能源结构。在这种情况下,发展新能源和可再生能源十分紧迫,加大对太阳能的利用是重中之重。太阳能优点主要有:1、每天到达地面的太阳能总能量值相当大;2、太阳能具有取之不尽用之不竭的优势;3、能量来源方便,相对于其他能源来说,太阳辐射能分布在地球上大部分地区,可就地取用,对解决偏远地区的供能问题有极大的优越性;4、太阳能干净无污染,使用过程中几乎不产生任何污染;具有顺反异构不同构型的偶氮分子是光热研究的重要对象,在特定波长的紫外光照射下,反式构型的偶氮苯会转变为顺式构型;之后在光和热的条件下,顺式构型可恢复到反式构型。两种构型之间存在能量 ...
【技术保护点】
1.交替双层偶氮苯/石墨烯复合储能材料,其特征在于,由石墨烯和两种偶氮苯单体组成,其中第一偶氮苯单体以共价键方式接枝到石墨烯结构上形成第一偶氮苯—石墨烯复合材料,每30~50个碳原子接枝一个第一偶氮苯分子,结构如下:
【技术特征摘要】
1.交替双层偶氮苯/石墨烯复合储能材料,其特征在于,由石墨烯和两种偶氮苯单体组成,其中第一偶氮苯单体以共价键方式接枝到石墨烯结构上形成第一偶氮苯—石墨烯复合材料,每30~50个碳原子接枝一个第一偶氮苯分子,结构如下:第二偶氮苯单体以共价键方式接枝到石墨烯结构上形成第二偶氮苯—石墨烯复合材料,每30~50个碳原子接枝一个第二偶氮苯分子,结构如下:通过第一偶氮苯—石墨烯复合材料和第二偶氮苯—石墨烯复合材料之间的分子间相互作用力进行超分子自组装,以形成交替双层偶氮苯/石墨烯复合储能材料,即第一偶氮苯—石墨烯复合材料的第一偶氮苯分子和第二偶氮苯—石墨烯复合材料的第二偶氮苯分子之间形成分子间氢键,在两层石墨烯结构之间形成氢键作用的第一偶氮苯分子和第二偶氮苯分子双层结构。2.根据权利要求1所述的交替双层偶氮苯/石墨烯复合储能材料,其特征在于,采用氧化石墨烯还原得到石墨烯,以使组成石墨烯的苯环结构出现破损结构,致密的六元环结构出现某个碳原子的缺失,形成空位,为两种偶氮苯分子的接枝提供反应位点,两种偶氮苯单体上的氨基分别与石墨烯反应位点反应,以使其共价键接到石墨烯结构上;优选每40~50个碳原子接枝一个第一偶氮苯分子,每40~50个碳原子接枝一个第二偶氮苯分子。3.交替双层偶氮苯/石墨烯复合储能材料的制备方法,其特征在于,按照下述步骤进行:在甲基吡咯烷酮的水溶液中加入石墨烯、第一偶氮苯单体和NaOH并均匀分散,在惰性保护气体气氛下进行反应,反应温度为100—150摄氏度,以使第一偶氮苯单体以共价键方式接枝到石墨烯结构的反应位点,得到第一偶氮苯—石墨烯复合材料;在甲基吡咯烷酮的水溶液中加入石墨烯、第二偶氮苯单体和NaOH并均匀分散,在惰性保护气体气氛下进行反应,反应温度为100—150摄氏度,以使第二偶氮苯单体以共价键方式接枝到石墨烯结构的反应位点,得到第二偶氮苯—石墨烯复合材料;最后将第一偶氮苯—石墨烯复合材料、第二偶氮苯—石墨烯复合材料均匀分散在水相中进行共混,利用氢键相互作用进行超分子自组装,最终得到目标产物交替双层偶氮/石墨烯复合材料;其中石墨烯采用硼氢化钠和碳酸钠还原氧化石墨烯为石墨烯,以使组成石墨烯的苯环结构出现破损结构,致密的六元环(苯环)结构出现碳原子的缺失,形成空位,为两种...
【专利技术属性】
技术研发人员:封伟,阎清海,冯奕钰,吕峰,
申请(专利权)人:天津大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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