【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固废资源化利用及材料科学，具体涉及一种导热增强型复合相变储能材料、其制备方法及应用。
技术介绍
1、这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
2、相变储能材料是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固-液、液-气和固-固三种相变形式，其中固-液相变储能材料的研究和应用最为广泛。相变储能材料响应温度变化所吸收和释放的是热能，在能源高效利用和节能保温领域有着重要的应用价值，如在建筑节能、太阳能利用、电力调峰、可再生能源消纳、工业余热回收、纺织品、医疗健康等方面拥有广阔的市场前景。但固-液相变材料存在形态不稳定、导热系数低等问题。形态不稳定性是指在相变过程中，材料由固相转化为液相时，易发生的液相的流动与泄露现象，不易控制，并且容易腐蚀周围介质。
3、为了解决这些问题，一般使用多孔载体作为相变材料的支撑材料，其中最常见的是多孔陶瓷，多孔碳材料、金属泡沫和多孔矿物。硅藻土具有丰富的孔结构，孔隙率高达90％，比表面积大，无毒，耐磨，耐热等特点，是相变储能材料的理想支撑材料。但直接将多孔碳材料或硅藻土作为相变储热材料，还是存在一些缺陷：如导热率低，以及导热率低所导致的相变材料存在明显的过冷度现象。
4、另外，在铝加工行业中，硅藻土常用作助滤剂，用于轧制油通过板式过滤机进行过滤净化。因此，在过滤和净化后会产生大量的废弃含油硅藻土。据统计数据显示，2022年中国铝加工铝板带产量达到1822万t，铝箔产量达到502万t，每生产一吨
5、而现有的废弃含油硅藻土常采用蒸馏法、酸洗法、油水共沸法、蒸汽冲刷法等，对油分的去除与提取，但上述处理方法处理后的废硅藻土仍含有残留轧制油，仍为危险废物。其中经蒸馏法或酸洗法处置后的废硅藻土含油仍高达2％及以上，经油水共沸法、蒸汽冲刷法处置的废硅藻土残留轧制油的比例远在10％以上，处置后的废硅藻土均仍为危险废物。其中，蒸馏法工艺复杂，存在着火及爆炸危险；酸洗法使用硫酸等危化品，操作风险较大；油水共沸法及蒸汽冲刷法用水量较大，能耗高。因此，亟需一种安全有效的处置方式实现含油硅藻土的资源化高值利用。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种导热增强型复合相变储能材料、其制备方法及应用。采用危险废物含油硅藻土作为主要原料，利用含油硅藻土中的轧制油热解作为碳源，利用化学沉积法在硅藻土表面均匀沉积碳纳米管，作为相变材料的支撑材料。原位生长碳纳米管的硅藻土，一方面具有比表面积大和负载能力强的优点；同时，碳纳米管在硅藻土表面分散均匀，形成了热传导的良好通道，有效改善了复合相变储热材料导热率低的缺点，且该材料制备方法简单，为含油硅藻土的资源化利用提供新的途径。
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种导热增强型复合相变储能材料，所述导热增强型复合相变储能材料由相变储能材料和载体材料按质量比为2～5:1复合而成；所述载体材料为含油硅藻土原位生长碳纳米管；所述相变储能材料均匀吸附于含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料的孔隙中。
4、优选的，相变储能材料为石蜡、聚乙二醇或棕榈酸中的一种或几种。
5、优选的，碳纳米管质量占含油硅藻土原位生长碳纳米管总质量的5-12％。
6、第二方面，本专利技术提供了一种导热增强型复合相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：将含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料与相变储能材料混合均匀，然后进行第一次干燥处理的同时进行搅拌，制备得到初级复合相变储能材料；将初级复合相变储能材料进行第二次干燥处理、冷却得到导热增强型复合相变储能材料。
7、含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)将含油硅藻土干燥处理；
9、(2)取步骤(1)干燥处理后的含油硅藻土加入到催化剂溶液，并加入羧甲基纤维素钠搅拌均匀；
10、(3)将步骤(2)的搅拌均匀的样品进行抽滤、干燥，得到固体粉末；
11、(4)将步骤(3)得到的固体粉末在氢氩混合气的气氛下升温至600～900℃，保温2～4h，冷却得到黑色固体粉末；
12、(5)将步骤(4)得到的黑色固体粉进行退火处理，冷却至室温后，加入到酸溶液中进行酸活化处理，洗涤、烘干、研磨过筛后即得含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料。
13、优选的，步骤(1)中，含油硅藻土中含轧制油质量分数为30-40％，干燥处理为100-120℃下干燥2-6h。
14、优选的，步骤(2)中，催化剂为n i(ch3coo)2、n i(no3)2、和co(no3)2中的一种或几种；催化剂的浓度为0.1mo l/l～1mo l/l。
15、优选的，步骤(2)中，含油硅藻土和催化剂溶液的质量比为1:5～1:15；羧甲基纤维素钠和催化剂溶液的质量比为1:50～1:100；搅拌为30-60℃下，搅拌0.5-2小时。
16、优选的，步骤(3)中，真空干燥为60-100℃下，干燥6-10。
17、优选的，步骤(4)中氢氩混合气中氢气体积为5％～15％，氢氩混合气的流速为200～600ml/min，升温速率为5～10℃/min。
18、优选的，步骤(5)中，退火的温度为300～400℃，酸溶液为盐酸或者硝酸溶液，酸溶液的质量分数为20～30％，酸活化处理的温度为80～100℃。
19、优选的，相变储能材料和载体材料的质量比为2～5:1。
20、优选的，第一次干燥处理为80℃下保温30min，第二次干燥处理60～80℃，干燥2～3小时。
21、优选的，还包括对导热增强型复合相变储能材料中泄漏的相变材料进行去除；进一步优选的，采用滤纸、活性炭、硅胶中的一种或几种去除导热增强型复合相变储能材料中泄漏的相变储能材料。
22、研究发现：本专利技术中采用羧甲基纤维素具有悬浮和乳化作用，能使含油硅藻土中的油滴或其他不能直接混溶的液体形成稳定的乳浊液或悬浮液，从而提高含油硅藻土的稳定性和均匀性。催化剂影响成核位点与核的生长，进而影响碳纳米管的生长与产率。同时，含油硅藻土中吸附的轧制油的主要成分为煤油、乳油和部分润滑添加剂，在氢氩混合气的气氛下，可以在600～900℃裂解挥发作为碳源性气体，在硅藻土的表面沉积生长。
23、含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料具有比表面积大和负载能力强的优点，同时碳纳米管在硅藻土表面分散均匀，形成了热传导的良好通道，相变储能材料依靠毛细作用力吸附在多孔的含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料中，从而增强储热性能和导热性能。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种导热增强型复合相变储能材料，其特征在于，所述导热增强型复合相变储能材料由相变储能材料和载体材料按质量比为2～5:1复合而成，所述载体材料为含油硅藻土原位生长碳纳米管；所述相变储能材料均匀吸附于含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料的孔隙中。
2.根据权利要求1所述的一种导热增强型复合相变储能材料，其特征在于，碳纳米管质量占含油硅藻土原位生长碳纳米管总质量的3-10％。
3.根据权利要求1所述的一种导热增强型复合相变储能材料，其特征在于，所述相变储能材料为石蜡、聚乙二醇或棕榈酸中的一种或几种。
4.一种权利要求1所述的导热增强型复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料与相变储能材料混合均匀，然后进行第一次干燥处理的同时进行搅拌，制备得到初级复合相变储能材料；将初级复合相变储能材料进行第二次干燥处理、冷却到室温后得到导热增强型复合相变储能材料；
5.根据权利要求4所述的一种导热增强型复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，含油硅藻土中含轧制油质量分数为30-40％，干燥
6.根据权利要求4所述的一种导热增强型复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，含油硅藻土和催化剂溶液的质量比为1:5～1:15；羧甲基纤维素钠和催化剂溶液的质量比为1:50～1:100；搅拌为30-60℃下，搅拌0.5-2小时；
7.根据权利要求4所述的一种导热增强型复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中氢氩混合气中氢气体积为5％～15％，氢氩混合气的流速为200～600mL/min，升温速率为5～10℃/min；
8.根据权利要求4所述的一种导热增强型复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，相变储能材料和载体材料的质量比为2～5:1；
9.根据权利要求4所述的一种导热增强型复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，还包括对导热增强型复合相变储能材料中泄漏的相变材料进行去除；
10.一种权利要求1-3任一项所述的导热增强型复合相变储能材料在增强相变储能材料导热中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种导热增强型复合相变储能材料，其特征在于，所述导热增强型复合相变储能材料由相变储能材料和载体材料按质量比为2～5:1复合而成，所述载体材料为含油硅藻土原位生长碳纳米管；所述相变储能材料均匀吸附于含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料的孔隙中。
2.根据权利要求1所述的一种导热增强型复合相变储能材料，其特征在于，碳纳米管质量占含油硅藻土原位生长碳纳米管总质量的3-10％。
3.根据权利要求1所述的一种导热增强型复合相变储能材料，其特征在于，所述相变储能材料为石蜡、聚乙二醇或棕榈酸中的一种或几种。
4.一种权利要求1所述的导热增强型复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含油硅藻土原位生长碳纳米管载体材料与相变储能材料混合均匀，然后进行第一次干燥处理的同时进行搅拌，制备得到初级复合相变储能材料；将初级复合相变储能材料进行第二次干燥处理、冷却到室温后得到导热增强型复合相变储能材料；
5.根据权利要求4所述的一种导热增强型复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，含油...
【专利技术属性】
技术研发人员：张伟屹，朱英，邵艳秋，张涛，李静，
申请(专利权)人：山东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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