[发明专利]一种石墨烯导热增强相变储能材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种相变储能材料，特别涉及一种石墨烯导热增强相变储能材料的制备方法。一种石墨烯导热增强相变储能材料的制备方法，将癸酸和十二醇组成的混合物在超声和搅拌下升温至混合物完全熔化，再加入功能化石墨烯（CTAB‑RGO），超声并搅拌混合，自然冷却至室温后，碾磨至粉状，制得CTAB‑RGO/CA‑LA复合材料，即为所述的石墨烯导热增强相变储能材料。该方法得到的材料用表面活性剂对石墨烯进行功能化改性，提高在介质（脂肪酸类和醇类固液相变材料）的分散性，从而有效解决了导热增强型复合相变储能材料的均匀性、稳定性问题。

技术领域

本发明涉及一种相变储能材料，特别涉及一种石墨烯导热增强相变储能材料的制备方法。

背景技术

相变储能是利用物质的物理相转变来进行能量有效的储存和释放，来提高能源利用效率，进而实现节能的目的，在能源的合理配置中起着重要的作用。用于相变储能的材料主要有无机、有机和复合材料三大类。无机类与有机类相变储能材料存在一定的缺陷，在实际应用中存在各种问题，而复合相变储能材料克服了单一组分相变材料的不足，具有储能密度高、利用效果好、适用范围广等特点。通常利用掺杂方法将一些导热系数高的微粒加入到相变材料中，获得高相变焓值、导热性能优异、定型效果好的导热增强型复合相变储能材料，已成为目前相变储能研究领域的热点之一。

近年来，国内外学者利用借助超声或加入表面活性剂的方法制备出导热增强型相变储能材料。例如，Wu等通过超声和表面活性剂的辅助作用，将纳米铜(Cu)分散到熔化石蜡中制备了Cu/石蜡纳米流体相变储能材料，1wt％纳米Cu的加入使相变材料的降温速率明显加快，降温时间缩短了28％。Wang J等将多壁碳纳米管(MWNTs)掺入十六酸(PA)中制备PA/MWNTs复合相变储能材料。添加量为1wt％的PA/MWNTS复合相变材料导热系数为0.33W/(m·K)，相比纯PA导热增强率高达30％。还有，Wang W等将β-氮化铝(β-AlN)粉末、二元醇(PEG1000)和SiO₂溶胶混合在一起，制备出具有复合相变储能材料。研究结果表明，当β-AlN的量由5％增加到30％时，复合材料的导热系数增加了近1倍。尽管通过掺杂制备方法能有效提高复合相变材料的导热系数，但导热增强的纳米粒子由于比表面积、表面能大，容易发生团聚和沉降，致使制备的材料存在均匀性差、性能不稳定等问题。因此，开发均匀分散、性能优异的导热增强型复合相变储能材料对于提高能源利用率具有重要的实际意义。

石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，具有高导热率、高强度、高导电率和高比表面积等特性，其中单层石墨烯的导热系数高达5300W/(m·K)可作为导热增强剂提高相变储能材料的导热性能。通过直接掺杂制备复合相变储能材料时，由于石墨烯片层具有大的比表面积和高的表面能，往往存在分散不均问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯导热增强相变储能材料的制备方法，该方法得到的材料用表面活性剂对石墨烯进行功能化改性，提高在介质(脂肪酸类和醇类固液相变材料)的分散性，从而有效解决了导热增强型复合相变储能材料的均匀性、稳定性问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种石墨烯导热增强相变储能材料的制备方法，将癸酸和十二醇组成的混合物在超声和搅拌下升温至混合物完全熔化，再加入功能化石墨烯(CTAB-RGO)，超声并搅拌混合，自然冷却至室温后，碾磨至粉状，制得CTAB-RGO/CA-LA复合材料，即为所述的石墨烯导热增强相变储能材料。

作为优选，搅拌混合时间为4-6小时。

作为优选，搅拌混合的搅拌速率为200-500转/分钟，超声强度400-500Wcm^-2，超声频率为4kHz。

作为优选，该石墨烯导热增强相变储能材料包括以下重量分数计的组分：50-60％癸酸(CA)、40-50％十二醇(LA)，以及以癸酸和十二醇的总重量为100％计的功能化石墨烯(CTAB-RGO)0.1-12％。