一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术实施例涉及一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用，该定型MOF基复合相变材料，包括MOF基载体和负载在MOF基载体上的有机相变芯材，其中：所述MOF基载体包括泡沫金属和覆盖在泡沫金属表面的MOF。所得定型MOF基复合相变材料通过控制泡沫金属的形状、大小从而使所得定型MOF基复合相变材料具有泡沫金属的形状、大小，并且使用泡沫金属作为定型MOF基复合相变材料中的一部分，由于泡沫金属本身具有较高热导率，所以也能增强复合相变材料的热导率。

A fixed MOF based composite phase change material and its preparation and Application

The embodiment of the invention relates to a stereotyped MOF based composite phase change material and a preparation method and application thereof. The stereotyped MOF based composite phase change material comprises an MOF based carrier and an organic phase change core material loaded on the MOF base carrier, wherein the MOF base carrier comprises a foam metal and a MOF covering the surface of the foam metal. The obtained MOF based composite phase change material controls the shape and size of the foam metal, so that the obtained MOF based composite phase change material has the shape and size of the foam metal, and uses foam metal as a part of the MOF based composite phase change material. Because the foam gold has higher thermal conductivity, it can also enhance the thermal conductivity of the composite phase change material.

【技术实现步骤摘要】
一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及复合相变材料领域，具体涉及一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用。
技术介绍
面对日益严重的能源危机与环境危机，发展高效的能源储存与转换技术显得尤为重要，复合相变材料在解决能量供给与输送、能源转换方面越来越引起人们的关注。复合相变材料除了利用相变过程中吸收和释放大量的热量实现能量的输入输出等传统应用外，在诸如光热转换、电热转换、磁热转换、热疗方面等创新应用中也得到了发展。但相变材料在相变过程中存在泄露的问题，为了解决泄露问题，二氧化硅分子筛、高岭土等相变载体被用来制备定型复合相变材料。金属有机骨架(MOF)作为一种新兴的多孔有机骨架在催化、能源存储、气体分离等领域有着举足轻重的地位，MOF的三维有序的互通结构、可调的孔径、可修饰的孔道、超高的孔隙率和超大的比表面积使得其可以作为一种理想的载体来负载相变材料。但是，MOF易成粉状、不易成型以及热导率很低的特性极大地限制了其在相变材料中的应用。虽然通过在MOF中添加石墨烯、碳纳米管等导热材料可以提高复合相变材料的热导率，但仍然无法改变其粉末状结构，并且加入这些导热材料的成本也较高。因此，合成具有规则形状的MOF基复合相变材料以及能够低成本地提高MOF基复合相变材料的热导率的问题急需突破。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用，该定型MOF基复合相变材料选择泡沫金属作为基体，使MOF覆盖在泡沫金属表面获得MOF基载体，再用该MOF基载体负载有机相变芯材，所得定型MOF基复合相变材料通过控制泡沫金属的形状、大小从而使所得定型MOF基复合相变材料具有泡沫金属的形状、大小，并且使用泡沫金属作为定型MOF基复合相变材料中的一部分，由于泡沫金属本身具有较高热导率，所以也能增强复合相变材料的热导率。该制备方法通过在泡沫金属上生长MOF的方式，有效地克服了MOF材料不易成型的缺点、并同时低成本地提高了MOF基复合相变材料的热导率。解决方案一种定型MOF基复合相变材料，包括MOF基载体和负载在MOF基载体上的有机相变芯材，其中：所述MOF基载体包括泡沫金属和覆盖在泡沫金属表面的MOF。上述定型MOF基复合相变材料，所述泡沫金属包括泡沫镍、泡沫铝或泡沫铜的一种或多种；可选的为泡沫铜。上述定型MOF基复合相变材料，有机相变芯材包括：十八醇、十八烷、十八酸、石蜡、聚乙二醇、季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基丙烷中的一种或多种。上述定型MOF基复合相变材料，MOF包括Cu-BTC、Cr-MIL-101-NH2、MOF-5、UIO-66、Al-MIL-53、ZIF-67中的一种或多种。上述定型MOF基复合相变材料，所述MOF基载体中，泡沫金属表面完整地被MOF覆盖。上述定型MOF基复合相变材料，MOF基载体和有机相变芯材溶液中有机相变芯材的质量比为5:3-10；可选地MOF基载体与有机相变芯材PEG2000的质量比为5:4。上述定型MOF基复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：将有机配体、可溶性金属盐以及如需必要的添加剂充分均匀地溶解在溶剂中获得MOF反应液；然后将MOF反应液进行反应，反应产物经过分离、洗涤、干燥后得到MOF基体，将MOF基体溶于溶剂中得到MOF母液备用；预热泡沫金属并保持该温度，以泡沫金属作为MOF生长的基底，滴加配制的MOF母液将泡沫金属表面覆盖，然后让MOF母液的溶剂蒸发，用有机溶剂洗去结合不牢固的MOF，得到泡沫金属基体；将所得泡沫金属基体置于足量与上述MOF反应液相同组成的MOF生长液中进行反应，然后洗涤、干燥，得到MOF基载体；将有机相变芯材溶解于溶剂中获得有机相变芯材溶液，将MOF基载体放入该有机相变芯材溶液中，然后干燥得到MOF基复合相变材料。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述泡沫金属基体在置于MOF生长液中进行反应前，使泡沫金属表面完整地被MOF覆盖。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述有机配体包括：对苯二甲酸、邻苯二甲酸、均苯三甲酸，均苯四甲酸，苯六甲酸、2-磺酸基对苯二甲酸、2-硝基对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、1,1':4',1”-苯基-4,4”-二甲酸、1,1'-二苯基-4,4'-二甲酸、2-甲基咪唑中的一种或多种。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述可溶性金属盐包括：硝酸铬、氯化铬、硫酸铬、醋酸铬、硝酸锆、氯化锆、硫酸锆、醋酸锆、硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、醋酸锌、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍、硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、醋酸钴、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、醋酸铁、硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、醋酸铝、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸钛、氯化钛、硫酸钛中的一种或多种。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述的添加剂包括：氢氟酸、氢氧化钠、甲酸、醋酸、苯甲酸、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、间苯三酚/甲醛和三嵌段共聚物、三乙胺、甲醇中的一种或多种。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，滴加配制的MOF母液将泡沫金属表面覆盖，然后让MOF母液的溶剂蒸发，用有机溶剂洗去结合不牢固的MOF，得到泡沫金属基体的步骤包括：滴加配制的MOF母液至MOF母液将泡沫金属表面完全覆盖，然后让MOF母液的溶剂完全蒸发，多次重复滴加MOF母液和溶剂蒸发的过程，再用有机溶剂洗去结合不牢固的MOF，之后多次重复上述滴加MOF母液、溶剂蒸发和有机溶剂洗的过程，直至得到泡沫金属表面完整地被MOF覆盖的泡沫金属基体。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，MOF基载体和有机相变芯材溶液中有机相变芯材的质量比为5:3-10；可选地MOF基载体与PEG2000的质量比为5:4。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，制备MOF母液时，所用溶剂为水，MOF基体和水的摩尔比为1：10-40；可选地为1：20-30；进一步可选地为1：25。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，预热泡沫金属的温度为95-105℃。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，MOF反应液进行反应的温度为25-100℃。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，将所得泡沫金属基体置于MOF生长液中进行反应的温度为25-100℃。上述制备方法在另一种可能的实现方式中，泡沫金属在预热使用前经过处理，所述处理包括：将泡沫金属清洗、干燥后得到MOF可以生长的基底的步骤；可选地，清洗为分别依次浸没在丙酮、甲醇、去离子水中超声清洗。上述定型MOF基复合相变材料在能量储存与释放中的应用。有益效果1)本专利技术定型MOF基复合相变材料选择泡沫金属作为基体，使MOF覆盖在泡沫金属表面获得MOF基载体，再用该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种定型MOF基复合相变材料，其特征在于：包括MOF基载体和负载在MOF基载体上的有机相变芯材，其中：所述MOF基载体包括泡沫金属和覆盖在泡沫金属表面的MOF。/n

【技术特征摘要】
1.一种定型MOF基复合相变材料，其特征在于：包括MOF基载体和负载在MOF基载体上的有机相变芯材，其中：所述MOF基载体包括泡沫金属和覆盖在泡沫金属表面的MOF。


2.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：所述泡沫金属包括泡沫镍、泡沫铝或泡沫铜的一种或多种；可选的为泡沫铜。


3.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：有机相变芯材包括：十八醇、十八烷、十八酸、石蜡、聚乙二醇、季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基丙烷中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：所述MOF基载体中，泡沫金属表面完整地被MOF覆盖。


5.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：MOF包括Cu-BTC、Cr-MIL-101-NH2、MOF-5、UIO-66、Al-MIL-53、ZIF-67中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：MOF基载体和有机相变芯材溶液中有机相变芯材的质量比为5:3-10；可选地MOF基载体与有机相变芯材PEG2000的质量比为5:4。


7.一种权利要求1-4之一所述的定型MOF基复合相变材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将有机配体、可溶性金属盐以及如需必要的添加剂充分均匀地溶解在溶剂中获得MOF反应液；然后将MOF反应液进行反应，反应产物经过分离、洗涤、干燥后得到MOF基体，将MOF基体溶于溶剂中得到MOF母液备用；
预热泡沫金属并保持该温度，以泡沫金属作为MOF生长的基底，滴加配制的MOF母液将泡沫金属表面覆盖，然后让MOF母液的溶剂蒸发，用有机溶剂洗去结合不牢固的MOF，得到泡...

【专利技术属性】
技术研发人员：王戈，唐兆第，高鸿毅，董文钧，高志猛，
申请(专利权)人：苏州阿德旺斯新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11