[发明专利]熔盐石墨复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及熔盐石墨复合材料领域，公开了熔盐石墨复合材料及其制备方法。该方法包括：(1)将天然石墨或人造石墨进行表面微氧化，得到改性石墨，所述改性石墨的表面氧含量为0.5～5重量％；(2)将熔盐加热到所述熔盐的熔点以上后与所述改性石墨进行混合均匀，然后冷却得到熔盐石墨复合材料。可以实现采用制备更为简单且成本低的石墨原料制得热传导率高的与熔盐的复合材料。

技术领域

本发明涉及熔盐石墨复合材料领域，具体涉及熔盐石墨复合材料及其制备方法。

背景技术

熔融盐由于其温域宽、蒸气压低、热容量大、粘度低等优势，被用作中高温的储热和传热介质。但是传统的熔融盐普遍存在热导率低的问题，会造成换热效率低，低温冻结后再启动时间长。提高传热介质的热导率，不仅可以缩短低温冻结启动时间，可以使单位面积所需换热管数目减少，易于实现紧凑换热器的设计，节约换热器成本。

目前为了利用导热石墨提高熔盐热导率，通常通过选用碳纳米管、石墨烯制备与熔盐的复合材料。但是石墨烯和碳纳米管的制备工艺复杂、成本高。

CN106010466A公开了一种功能化石墨烯复合熔盐及其制备方法。该复合熔盐包括功能化石墨烯和熔盐，功能化石墨烯与熔盐的质量比为0.1～20:100。该复合熔盐的制备方法包括：(1)将氧化石墨烯加入到去离子水中超声分散，加入氢氧化物水溶液，反应后分离得功能化石墨烯；(2)将熔盐和功能化石墨烯按质量比加热混合；(3)冷却制得功能化石墨烯复合熔盐。该方法使用石墨烯与熔盐复合，在石墨烯添加量为12.5重量％时热传导率只为2.496W/mK。但是该方法使用的石墨烯需要复杂的工艺制备，且成本高。

CN105368406A公开了一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料及其制备方法。该材料由熔盐和功能化碳纳米管，所述的功能化碳纳米管与熔盐的质量比为0.1～10.0:100.0。该材料的制备方法包括：(1)将碳纳米管加入到混合酸中超声分散，反应后分离得氧化碳纳米管，然后将氧化碳纳米管加入到去离子水中超声分散，加入氢氧化物水溶液，反应后分离得功能化碳纳米管；(2)将两者以上的硝酸盐与步骤(1)制得的功能化碳纳米管按质量比加热混合后，制得熔盐/功能化碳纳米管复合材料。该方法可以使得到的复合材料具有热传导率高、储热密度大等优点。其中，当功能化碳纳米管的添加量为10重量％时，复合材料的热传导率为2.565W/mK。该方法使用了制备工艺复杂、成本高的碳纳米管。

另外现有技术将导热石墨加入熔盐制得的复合材料多数存在不稳定的问题，加入的石墨容易在熔盐为熔融液态时发生沉降。

为了实现提高熔盐的传热效率，以及与石墨复合的稳定性，要求提供工艺更为简单且成本低的方法可以制备传热效率高且石墨在熔盐中稳定的熔盐石墨复合材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决如何提高熔盐石墨复合材料的传热效率和石墨在复合材料中的稳定分散的问题，提供了熔盐石墨复合材料及其制备方法，该方法制备工艺更简单、成本更低，通过采用表面微氧化的石墨制备出传热效率提高的熔盐石墨复合材料。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种熔盐石墨复合材料的制备方法，该方法包括：(1)将天然石墨或人造石墨进行表面微氧化，得到改性石墨，所述改性石墨的表面氧含量为0.5～5重量％；(2)将熔盐加热到所述熔盐的熔点以上后与所述改性石墨进行混合均匀，然后冷却得到熔盐石墨复合材料。

优选地，所述改性石墨与所述熔盐的质量比为(1～35)：100。

优选地，所述表面微氧化的方法包括：将所述天然石墨或人造石墨与硝酸混合并进行加热反应，得到的产物；将所述产物依次进行过滤、第一水洗、碱液洗、第二水洗和烘干，得到改性石墨。

优选地，加热反应温度为60～90℃，加热反应时间为4～12h；所述天然石墨或人造石墨与硝酸的重量比为(0.5～10):10；烘干温度为60～100℃。