The invention discloses a heterocyclic azobenzene/graphene solar energy heat storage material and a preparation method. The heterocyclic azobenzene of the monomer formula C12N5O4H13 is grafted onto the surface of graphene by covalent bond, and one heterocyclic azobenzene is grafted on every 40 to 80 carbon atoms; the preparation of heterocyclic azobenzene is first carried out; the graphene oxide is reduced; and the heterocyclic azobenzene/graphene composite is finally carried out. Preparation. The exothermic peak of the material was scanned by DSC, and then the released energy was integrated by software, and then divided by mass, an excellent heat storage density of 130Wh/kg was obtained, which was comparable to the energy density of lithium batteries. The highest isomerization rate is 96%, which is 20% higher than that of monomer molecule, and the highest heat storage density is 130Wh/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】
一种杂环偶氮苯/石墨烯太阳能储热材料及制备方法
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功能有机碳复合材料及其制备方法,具有有效利用太阳能的良好前景。
技术介绍
众所周知,太阳能具有清洁、环保、永不枯竭等优势,随着时代的发展,工业上对于能源的需求越来越大,传统的化石燃料已不能适应能源短缺、气候变化与节能减排问题的解决,太阳能的利用已经成为世界各大国家要研究和使用的对象,并将太阳能的研究作为他们的重点项目。同时我国经济的迅速发展使得对能源的需求增加,传统能源造成的环境问题也可由太阳能的利用来解决。太阳能资源与常规能源相比的优点主要有:1、太阳能素有“洁净能源”和“安全能源”之称。太阳能几乎不产生任何污染;2、太阳能能够不断地供给地球因而具有长久性;3、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、每年到达地球表面的太阳辐射能太阳能的储量丰富;5、太阳能来源成本低,是21世纪最清洁、最廉价的能源。一般具有两种构型的光响应材料具有储热特性。偶氮苯,是一种研究较广的光敏染料和光响应材料,它存在顺式和反式两种异构体。一般情况下,在紫外光照射下,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的差异,利用这部分能量差将光能储存起来,最后以热能的形式释放。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种杂环偶氮苯/石墨烯太阳能储热材料及制备方法,利用石墨烯为模板,增加分子的有序性和分子间作用力,借助顺反异构而产生的能量,制得的杂环 ...
【技术保护点】
1.杂环偶氮苯/石墨烯太阳能储热材料,其特征在于,由石墨烯和单体分子式C12N5O4H13的杂环偶氮苯组成,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,为杂环偶氮苯的接枝提供反应位点,杂环偶氮苯以共价键方式接枝到石墨烯表面,每40~80个碳原子接枝一个杂环偶氮苯,结构式如下:
【技术特征摘要】
1.杂环偶氮苯/石墨烯太阳能储热材料,其特征在于,由石墨烯和单体分子式C12N5O4H13的杂环偶氮苯组成,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,为杂环偶氮苯的接枝提供反应位点,杂环偶氮苯以共价键方式接枝到石墨烯表面,每40~80个碳原子接枝一个杂环偶氮苯,结构式如下:2.根据权利要求1所述的杂环偶氮苯/石墨烯太阳能储热材料,其特征在于,优选每50~70个碳原子接枝一个杂环偶氮苯。3.杂环偶氮苯/石墨烯太阳能储热材料的制备方法,其特征在于,按照下述步骤进行:在N,N二甲基甲酰胺的水溶液中加入石墨烯、杂环偶氮苯和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,以使杂环偶氮苯以共价键方式接枝到石墨烯表面的反应位点,得到杂环偶氮苯/石墨烯太阳能储热材料;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,致密的六元环结构出现碳原子的缺失,形成空位,为杂环偶氮苯的接枝提供反应位点;杂环偶氮苯的化学式如下:4.根据权利要求3所述的杂环偶氮苯/石墨烯太阳能储热材料的制备方法,其特征在于,石墨烯采用硼氢化钠和碳酸钠还原氧化石墨烯为石墨烯,具体来说,将氧化石墨烯置于水中并添加碳酸钠调节pH到7-9,加入硼氢化钠水溶液对氧化石墨烯进行还原处理,硼氢化钠的浓度为10-20mg/ml,在75-90摄氏度下放置6-8小时;通过离心,过滤,蒸馏水水洗得到所需要的还原氧化石墨烯(即石墨烯);然后把通过超声重新分散在水中。...
【专利技术属性】
技术研发人员:封伟,阎清海,冯奕钰,吕峰,曲静怡,
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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