复合相变材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合相变材料，包括载体和吸附在所述载体表面的有机相变材料，所述载体为多孔化和石墨化的炭微球。这种复合相变材料以多孔化和石墨化的炭微球为载体，多孔化和石墨化的炭微球通过石墨化提高了导热性能，同时其比表面积较大从而可以通过毛细管力吸附有机相变材料定型。这种复合相变材料，相对于传统的相变储能材料，导热较高并且定型较好。本发明专利技术还提供了一种上述复合相变材料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新材料制备，特别是涉及一种。
技术介绍
随着全球能源短缺问题日益严重，作为主要能源之一的热源，其存储和利用已成为研究和开发的热点。热能储存方式包括:显热、潜热和化学反应热。相变储能材料是以材料发生相变时吸收或释放大量热量，实现能量的储存和利用，有效地解决能量供求在空间和时间上不匹配的矛盾。这类材料被广泛应用于具有间断性或不稳定性的热管理系统，如航空航天大功率组件热管理、太阳能利用、电力的“移峰填谷”、工业废热余热的回收利用、周期性间歇式工作电子器件的散热、民用建筑采暖及空调的节能等热管理。美国NASA Lewis研究中心利用高温相变材料成功地实现了世界上第一套空间太阳能热动力发电系统2KW电力输出，标志这一重要的空间电力技术进入了新的阶段。相变储能材料具有储能密度大，吸热和释热时保持恒温的优点。然而，传统的相变储能材料的载体存在导热较低和定型较差的缺点。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种导热较高和定型较好的。一种复合相变材料，包括载体和吸附在所述载体表面的有机相变材料，所述载体为多孔化和石墨化的炭微球。在一个实施例中，所述有机相变材料为石蜡或硬脂酸。一种复合相变材料的制备方法，包括如下步骤:提供炭微球；将所述炭微球分散到去离子水中，接着加入强碱溶液，混匀后烘干得到第一干燥产物，将所述第一干燥产物在炭化气氛下炭化，分离纯化后得到多孔化的炭微球；将所述多孔化的炭微球分散到去离子水中，接着加入硝酸盐溶液，混匀后烘干得到第二干燥产物，将所述第二干燥产物在所述炭化气氛下炭化，分离纯化后得到多孔化和石墨化的炭微球；将有机相变材料和所述多孔化和石墨化的炭微球分散到有机溶剂中，将所述有机溶剂挥发完全，得到所述复合相变材料。 在一个实施例中，所述提供炭微球的步骤中，所述炭微球通过如下方法制得:配置硝酸盐和葡萄糖的混合溶液，接着在170°C~190°C下反应6h~10h，产物经过无水乙醇、浓度为0.1~0.3mol/L的盐酸和去离子水清洗后，干燥、研磨，得到所述炭微球。在一个实施例中，所述硝酸盐和葡萄糖的混合溶液中，所述硝酸盐和所述葡萄糖的摩尔比为1.5:1 ;所述硝酸盐为硝酸铁、硝酸镍或硝酸钴。在一个实施例中，得到多孔化的炭微球的步骤中，所述炭微球和所述强碱溶液的溶质的质量比为1.5:1 ;所述强碱溶液的溶质为Κ0Η。在一个实施例中，得到多孔化的炭微球的步骤中，将所述第一干燥产物在炭化气氛下炭化的操作为:将所述第一干燥产物在氮气气氛或氩气气氛下，以5°C /min的速率升温至600°C~800°C并保持3h~5h。在一个实施例中，得到多孔化的炭微球的步骤中，所述分离纯化后得到多孔化的炭微球的操作为:将产物经浓度为0.1~0.3mol/L的盐酸、去离子水清洗，干燥、烘干、研磨后得到所述多孔化的炭微球。在一个实施例中，得到多孔化和石墨化的炭微球的步骤中，所述多孔化的炭微球和所述硝酸盐溶液中溶质的质量比为1:3~2:1 ;所述硝酸盐溶液的溶质为硝酸铁、硝酸镍或硝酸钴。在一个实施例中，得到多孔化和石墨化的炭微球的步骤中，将所述第二干燥产物在所述炭化气氛下炭化的操作为:将所述第二干燥产物在氮气气氛或氩气气氛下，以5°C /min的速率升温至600°C~800°C并保持3h~5h。在一个实施例中，得到多孔化和石墨化的炭微球的步骤中，所述分离纯化后得到多孔化和石墨化的炭微球的步骤为:将产物经浓度为0.1~0.3mol/L的盐酸、去离子水清洗，干燥、烘干、研磨后得到所述多孔化和石墨化的炭微球。在一个实施例中，得到所述复合相变材料的步骤中，所述有机相变材料和所述多孔化和石墨化的炭微球的质量比`为1:1~4:1。在一个实施例中，所述有机相变材料为石蜡、硬脂酸或聚乙二醇，所述有机溶剂为石油醚或酒精。这种复合相变材料以多孔化和石墨化的炭微球为载体，多孔化和石墨化的炭微球通过石墨化提高了导热性能，同时其比表面积较大从而可以通过毛细管力吸附有机相变材料定型。这种复合相变材料，相对于传统的相变储能材料，导热较高并且定型较好。【附图说明】图1为一实施方式的复合相变材料的制备方法的流程图；图2为实施例1制得的炭微球的扫描电子显微镜照片；图3为实施例1制得的多孔化和石墨化的炭微球的扫描电子显微镜照片。【具体实施方式】为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。[0031 ] —实施方式的复合相变材料，包括载体和吸附在载体表面的有机相变材料。载体为多孔化和石墨化的炭微球。有机相变材料为石腊或硬脂酸。这种多孔化和石墨化的炭微球比表面积大，可以达到1400m2/g，使得其可以通过毛细管力吸附有机相变材料定型(最高吸附质量比为4倍)，并且其石墨化程度高，可以达到78%以上。这种复合相变材料以多孔化和石墨化的炭微球为载体，多孔化和石墨化的炭微球通过石墨化提高了导热性能，同时其比表面积较大从而可以通过毛细管力吸附有机相变材料定型。这种复合相变材料，相对于传统的相变储能材料，导热较高并且定型较好。此外，多孔化和石墨化的炭微球为微纳米球型，流动性好，填充能力强。一实施方式的上述复合相变材料的制备方法，包括如下步骤:S10、提供炭微球。炭微球可以直接从市场上购买得到。本实施方式中，炭微球通过水热法制备得到。炭微球的制备方法具体如下:配置硝酸盐和葡萄糖的混合溶液，接着在170°C~190°C下反应6h~10h，产物经过无水乙醇、浓度为0.1~0.3mol/L的盐酸和去离子水清洗后，干燥、研磨，得到炭微球。其中，硝酸盐和葡萄糖的混合溶液中，硝酸盐和葡萄糖的摩尔比为1.5:1，硝酸盐为硝酸铁、硝酸镍或硝酸钴。以葡萄糖作为原料，经过水热法制备出微米级别炭微球，原料廉价易得，制备过程容易，并且制得的炭微球粒径分布可控。S20、 将SlO得到的炭微球分散到去离子水中，接着加入强碱溶液，混匀后烘干得到第一干燥产物，将第一干燥产物在炭化气氛下炭化，分离纯化后得到多孔化的炭微球。S20中，炭微球和强碱溶液的溶质的质量比为1.5:1。强碱溶液的溶质为Κ0Η。本实施方式中，将第一干燥产物在炭化气氛下炭化的操作为:将第一干燥产物在氮气气氛或氩气气氛下，以5°C /min的速率升温至600°C~800°C并保持3h~5h，完成炭化。本实施方式中，分离纯化后得到多孔化的炭微球的操作为:将产物经浓度为0.1~0.3mol/L的盐酸、去离子水清洗，干燥、烘干、研磨后得到多孔化的炭微球。通过对炭微球进行多孔化，极大地增加多孔化炭微球的比表面积(可以达到1400m2/g)，使得其可以通过毛细管力吸附有机相变材料定型(最高吸附质量比为4倍)。S30、将S20得到的多孔化的炭微球分散到去离子水中，接着加入硝酸盐溶液，混匀后烘干得到第二干燥产物，将第二干燥产物在上述炭化气氛下炭化，分离纯化后得到多孔化和石墨化的炭微球。S30中，多孔化的炭微球和硝酸盐溶液中溶质的质量比为1:3~2:1。硝酸盐溶液的溶质为硝酸铁、硝酸镍或硝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合相变材料，其特征在于，包括载体和吸附在所述载体表面的有机相变材料，所述载体为多孔化和石墨化的炭微球。

【技术特征摘要】
1.一种复合相变材料，其特征在于，包括载体和吸附在所述载体表面的有机相变材料，所述载体为多孔化和石墨化的炭微球。2.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述有机相变材料为石蜡或硬脂酸。3.一种复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 提供炭微球； 将所述炭微球分散到去离子水中，接着加入强碱溶液，混匀后烘干得到第一干燥产物，将所述第一干燥产物在炭化气氛下炭化，分离纯化后得到多孔化的炭微球； 将所述多孔化的炭微球分散到去离子水中，接着加入硝酸盐溶液，混匀后烘干得到第二干燥产物，将所述第二干燥产物在所述炭化气氛下炭化，分离纯化后得到多孔化和石墨化的炭微球； 将有机相变材料和所述多孔化和石墨化的炭微球分散到有机溶剂中，将所述有机溶剂挥发完全，得到所述复合相变材料。4.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述提供炭微球的步骤中，所述炭微球通过如下方法制得:配置硝酸盐和葡萄糖的混合溶液，接着在170°C~190°C下反应6h~10h，产物经过无水乙醇、浓度为0.1~0.3mol/L的盐酸和去离子水清洗后，干燥、研磨，得到所述炭微球。5.根据权利要求4所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述硝酸盐和葡萄糖的混合溶液中，所述硝酸盐和所述葡萄糖的摩尔比为1.5:1 ; 所述硝酸盐为硝酸铁、硝酸镍或硝酸钴。6.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，得到多孔化的炭微球的步骤中，所述炭微球和所述强碱溶液的溶质的质量比为1.5:1 ; 所述强碱溶液的溶质为K0H。7.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，得到多孔化的炭微球的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蓉，曹志华，符显珠，郭慧子，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44