一种具有磁热转换性能的复合相变材料及其制备方法技术

本申请公开了一种具有磁热转换性能的复合相变材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：步骤1、以ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种具有磁热转换性能的复合相变材料及其制备方法


[0001]本申请涉及复合相变材料
，更具体地，涉及一种具有磁热转换性能的复合相变材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着工业化的快速发展，在矿物能源(如煤炭，天然气，石油等)面临枯竭危机的同时，其带来的环境污染问题也愈发严重，因此提高能源使用效率和开发新能源(如太阳能，磁能，生物质能等)至关重要。目前，风能、太阳能、海洋能等已广泛应用于电力系统以及供热等相关领域。磁能作为一种清洁能源，通过磁热效应将磁能转换为热能用于工业化生产，是解决能源危机行之有效的方法。将磁性纳米粒子与相变材料结合制备复合相变材料，利用复合相变材料进行热能的存储和释放，可以有效解决热能供与求之间存在的空间和时间不匹配问题，也是提高能源使用效率的重要手段之一。
[0003]专利CN110358504A公开了一种木质基功能型磁热复合相变储热材料的制备方法。专利CN106010458A公开了一种磁热
‑
光热双驱能量转换与存储的聚合物纳米复合相变储能材料及其制备方法。然而以上公开的复合相变材料是直接将磁性氧化物添加到载体材料中，或是在溶液中合成磁性氧化物。但由于磁性颗粒间磁力较大，直接加入或在溶液中直接合成时必然会发生团聚，进而影响到磁性纳米复合材料的磁学性能。因此为了获得优异性能的磁性纳米复合材料，避免磁性纳米颗粒的团聚是必不可少的重要条件。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本申请提供一种具有磁热转换性能的复合相变材料及其制备方法。本申请以ZIF
‑
67为模板，将其进行化学刻蚀合成磁性元素分布均匀的层状双金属氢氧化物，并在还原气氛下原位还原，得到的具有均匀分散的磁性纳米粒子的相变载体；然后再与相变芯材相复合形成具有磁热转换性能的复合相变材料。本申请巧妙且有效的解决了磁性纳米粒子团聚的问题，进而避免了由此导致的力学、磁学及传热不均匀等现象，同时本申请中均匀分布的磁性纳米粒子可以缩短传热路径，提高了复合相变材料的热导率。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种具有磁热转换性能的复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、以ZIF
‑
67为模板，采用不同的金属盐对其进行化学刻蚀，得到磁性金属元素分布均匀的层状双金属氢氧化物；
[0007]步骤2、还原气氛下煅烧，使磁性元素分布均匀的层状双金属氢氧化物中的磁性金属元素原位还原为磁性纳米粒子，得到具有均匀分散的磁性纳米粒子的相变载体；
[0008]步骤3、将相变载体与相变芯材复合。
[0009]进一步的，所述步骤1的具体方式为：
[0010]步骤1.1：以Co(NO3)2和2
‑
甲基咪唑(2
‑
MIM)为前驱体，室温下在甲醇中静置12～24
小时，合成十二面体ZIF
‑
67；
[0011]步骤1.2：将ZIF
‑
67溶解于乙醇溶液中(浓度为2.5～14g/L)，不同种类的金属盐溶解于去离子水中(浓度为1.5～30g/L)，分别超声处理5～15分钟；
[0012]步骤1.3：随后将分散均匀的步骤1.2中的两种溶液混合，并在60～
‑
80℃下反应15min～24h，得到磁性金属元素分布均匀的层状双金属氢氧化物。
[0013]进一步的，所述金属盐包括铁盐、钼盐和镍盐中的一种或多种；所述层状双金属氢氧化物包括Mo
‑
Co LDH、Ni
‑
Co LDH、Fe
‑
Co LDH中的一种或多种。
[0014]进一步的，所述步骤2的具体方式为：将步骤1得到的磁性金属元素分布均匀的层状双金属氢氧化物置于坩埚中，在还原气氛下，以1～2℃/min的升温速率，在300～450℃下保温2～3h，冷却至室温，得到具有均匀分散的磁性纳米粒子的相变载体。
[0015]优选的，所述还原气氛为5％氢气和95％氩气的混合气氛。
[0016]进一步的，所述步骤3的具体方式为：将步骤2制备的相变载体在80℃～120℃下抽真空4h，然后将其分散于含有相变芯材的溶液中，加热至25～100℃，搅拌1～24h后过滤，最后将其置于50～120℃烘箱中干燥2～24h。
[0017]进一步的，所述相变芯材包括多元醇和脂肪酸。
[0018]优选的，所述多元醇包括聚乙二醇1000～20000、季戊四醇、新戊二醇中的一种或多种；所述脂肪酸包括硬脂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、癸酸、月桂酸、十五烷酸、癸二酸中的一种或多种。
[0019]进一步的，所述含有相变芯材的溶液为水溶液或醇溶液；所述含有相变芯材的溶液的浓度为10
‑
15g/L，复合相变材料的负载量为50
‑
80％。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种具有磁热转换性能的复合相变材料，采用上述制备方法制备所得。
[0021]本申请提供的技术方案，相比于现有技术至少具有以下有益效果：
[0022]1)本申请提供的具有磁热转换性能的复合相变材料的制备方法是以ZIF
‑
67为模板，将其进行化学刻蚀合成磁性元素分布均匀的层状双金属氢氧化物，并在还原气氛下原位还原，得到的具有均匀分散的磁性纳米粒子的相变载体；然后再与相变芯材相复合形成具有磁热转换性能的复合相变材料。本申请巧妙解决了相变载体中磁性纳米粒子易于团聚的难题，避免了由于纳米粒子团聚引起的力学、磁学及传热不均匀等现象；
[0023]2)本申请提供的具有磁热转换性能的复合相变材料，其均匀分布的磁性纳米粒子为热量传输提供了通道，缩短传热路径，可有效提高复合相变材料的热导率，实现热量的快速存储和释放；
[0024]3)本申请制备方法中所采用的层状双金属氢氧化物和相变芯材的选择多样化，且具有良好的经济性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1得到的Mo
‑
Co LDH的SEM照片；
[0026]图2为本专利技术实施例1得到的相变载体的SEM照片；
[0027]图3为本专利技术实施例2得到的Ni
‑
Co LDH的SEM照片。
具体实施方式
[0028]为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本申请，以下结合实施例和附图对本申请作进一步详细说明，但应当理解的是，以下实施例仅为本申请的优选实施方式，而本申请要求保护的范围应以权利要求限定的范围为准。
[0029]<实施例>
[0030]实施例1
[0031]一种具有磁热转换性能的复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：
[0032]步骤1、以Co(NO3)2和2
‑
甲基咪唑(2
‑
MIM)为前驱体，在甲醇中室温静置24小时，合成十二面体ZIF
‑
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有磁热转换性能的复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、以ZIF
‑
67为模板，采用不同的金属盐对其进行化学刻蚀，得到磁性金属元素分布均匀的层状双金属氢氧化物；步骤2、还原气氛下煅烧，使磁性元素分布均匀的层状双金属氢氧化物中的磁性金属元素原位还原为磁性纳米粒子，得到具有均匀分散的磁性纳米粒子的相变载体；步骤3、将相变载体与相变芯材复合。2.根据权利要求1所述的具有磁热转换性能的复合相变材料的制备方法，其特征在于，步骤1的具体方式为：步骤1.1：以Co(NO3)2和2
‑
甲基咪唑为前驱体，室温下在甲醇中静置12～24小时，合成十二面体ZIF
‑
67；步骤1.2：将ZIF
‑
67溶解到乙醇溶液中，不同种类的金属盐溶解于去离子水中，分别超声处理5～15分钟；步骤1.3：随后将分散均匀的步骤1.2中的两种溶液混合，并在60～80℃下反应15min～24h，得到磁性金属元素分布均匀的层状双金属氢氧化物。3.根据权利要求1或2所述的具有磁热转换性能的复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述金属盐包括铁盐、钼盐和镍盐中的一种或多种，所述层状双金属氢氧化物包括Mo
‑
Co LDH、Ni
‑
Co LDH、Fe
‑
Co LDH中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的具有磁热转换性能的复合相变材料的制备方法，其特征在于，步骤2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，高琰，陈晓，林进杰，高鸿毅，
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：