[发明专利]一种ZIF-8有机金属骨架包覆正十八烷相变材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种ZIF‑8有机金属骨架包覆正十八烷相变材料的制备方法。所述的ZIF‑8有机金属骨架包覆相变材料通过水热法自组装形成，以去离子水为溶剂，正十八烷、ZIF‑8为反应物，在一定条件下实现ZIF‑8包覆正十八烷。首先将硝酸锌溶解于适当的去离子水中，水浴加热，在高速搅拌下缓慢加入已融化的正十八烷，反应一段时间，然后加入适量二甲基咪唑，慢搅拌后使其溶解，自组装形成特殊结构的相变材料，振荡过夜，取出抽滤，洗涤数次，冷冻干燥，制备出三维六角花瓣型相变材料。该三维六角花瓣型相变材料熔点高，包裹率高、稳定性好、成本低，制备方法简单，对设备要求不高，环境友好，尤其在存储方面展示出广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种ZIF-8有机金属骨架包覆正十八烷相变材料的制备方法，属于有机金属骨架（MOFs）、纳米材料、能源贮存领域。

背景技术

储热技术是提高能源利用效率和保护环境的一种重要技术，被广泛应用于太阳能的热利用、工业废热回收、冷暖空调的节能等领域。储热方式主要包括显热储热、潜热储热和化学反应储热三类，其中，利用相变材料的相变潜热进行储热的方式，具有温度变化小、储热密度大等优点，因而最具实际应用前景。在众多相变储热材料中，正十八烷因具有储热密度大、相变潜热高、相变过程稳定，循环性良好，且其相变温度最接近人体温度，从而具有其他相变材料无法比拟的优势而备受青睐。固-液相变材料在使用时存在泄漏、相分离、体积膨胀、有腐蚀性、热稳定性差等问题，目前主要用微胶囊化技术将其包封起来以解决这些问题，即将固-液相变材料（芯材）用合成高分子材料或无机化合物（壁材）以物理或化学方法包覆起来制成的常态下稳定的固体微粒，这种固体微粒可在很窄的温度范围内吸收/释放可观的相变潜热，具有一定的蓄热调温功能，而有限的相变储能、复杂的有机反应以及消耗大量的有机溶等都限制了微胶囊技术作为相变材料的发展。因此，寻找一种新型的可替代的储能材料变得尤为重要，有机金属骨架化合物（MOFs）具有丰富、新颖的结构，良好的稳定性，可调控的孔道结构，使其在很多领域有着广泛的应用前景。目前，MOFs材料广泛应用于各个行业，如气体的吸附存储与分离、催化、传感、磁性、离子交换和分离、药物缓释等。

发明内容

本发明的目的是提供一种ZIF-8有机金属骨架包覆正十八烷相变材料的制备方法。该方法制备出的三维六角花瓣型相变材料熔点高，包裹率高、稳定性好、成本低，制备方法简单，对设备要求不高，环境友好，尤其在存储方面展示出广阔的应用前景。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：所述的ZIF-8有机金属骨架包覆相变材料通过水热法自组装形成，以去离子水为溶剂，正十八烷、ZIF-8为反应物，在一定条件下实现ZIF-8包覆正十八烷。

上述ZIF-8有机金属骨架包覆正十八烷相变材料的制备方法，首先将硝酸锌溶解于适当的去离子水中，水浴加热，在高速搅拌下缓慢加入已融化的正十八烷，反应一段时间，然后加入适量二甲基咪唑，慢搅拌后使其溶解，自组装形成特殊结构的相变材料，振荡过夜，取出抽滤，洗涤数次，冷冻干燥，制备出三维六角花瓣型相变材料。具体制备步骤如下:

（1）取适量硝酸锌溶于去离子水中，浓度为0.01-1 g/mL，40-60 ℃下，水浴500rpm磁力搅拌10-15 min，至充分溶解；

（2）取适量正十八烷，50 ℃下融化，逐滴加入1000 rmp高速搅拌的硝酸锌溶液中，水浴温度50 ℃，搅拌30-60 min，形成含有Zn²⁺的正十八烷小液滴；

（3）再向上述混合溶液中逐滴加入0.4-0.8 g溶解好的二甲基咪唑，搅拌一段时间，然后30 ℃，150 rpm下振荡，二甲基咪唑与Zn²⁺形成金属有机骨架，包覆正十八烷，取出快速冷却，抽滤，0 ℃去离子水数次洗涤，冷冻干燥，得到三维六角花瓣型相变材料。

所述的溶剂去离子水可用有机溶剂甲醇、乙醇等有机溶剂代替。

所述的ZIF-8: 正十八烷=1:5-1:20，用量的改变会影响形貌，会得到不同花瓣型。