[发明专利]一种光热转换复合定型相变材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光热转换复合定型相变材料的制备方法，属于定型相变材料领域。

背景技术

随着全球工业的高速发展，化石能源枯竭及大量的能源消耗导致的环境污染和温室效应等问题逐渐成为制约社会发展的关键因素。因此,各国都开始致力于研究如何提高能源的利用率、降低不可再生能源的使用量、开发利用可再生环保型能源以及综合利用太阳能等。

太阳能具有来源清洁、取之不尽、用之不竭等特性，必将是人类社会发展的理想替代能源。目前，将太阳辐射的能量转变为热能加以利用是太阳能利用的重要途径。然而，由于太阳能具有很强的间歇性和不稳定性，开发利用太阳能就需要将太阳能用合适的方法存储起来以便于在需要时释放利用。相变储能材料因其在相变的过程中能够吸收或释放大量的热，可以起到控温和储能的作用，能够解决能量供求在时间和空间上分配不平衡的矛盾，是提高能源利用率的重要技术。

石墨烯是一种二维纳米结构的新型材料，具有较大的比表面积，石墨烯近乎完美的结构使得其具有众多奇特的光电、力学等性能。以石墨烯为基体，与相变材料混合，通过物理共混法使之构成复合材料，石墨烯既可以作为支撑材料保持复合材料的稳定性，又可以作为光热转换的载体使得太阳能转换为热能而被相变材料贮存。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种光热转换复合定型相变材料的制备方法，该复合材料中，石墨烯既可以作为支撑材料保持复合材料的稳定性，又可以作为光热转换的载体使得太阳能转换为热能而被相变材料贮存。

技术方案：本发明提供了一种光热转换复合定型相变材料的制备方法，为了达到上述发明目的，该方法包括以下步骤：

步骤1：称量氧化石墨烯充分研磨后加入到烧瓶中，再向其中加入氯化亚砜SOCl₂溶液，超声分散得均匀溶液；

步骤2：在步骤1获得的均匀溶液，于60-90℃在N₂保护下回流反应12-24h；反应结束后蒸馏除去SOCl₂，然后加入四氢呋喃超声，离心分离后烘干，获得酰氯化GO；

步骤3：将步骤2中获得的酰氯化GO、无水DMF溶液和不同质量的含有羟基的偶氮苯衍生物加入到烧瓶中，再加入三乙胺，超声分散成均匀；

步骤4：将步骤3中的分散均匀的混合溶液在125-135℃、N₂保护下回流反应12-36h，反应结束后冷却至室温，用微孔膜过滤，并用无水乙醇洗涤至滤液为无色，烘干得到偶氮苯衍生物功能化石墨烯备用；

步骤5：称取一定质量的步骤4中得到的偶氮苯衍生物功能化石墨烯加入到去离子水中，于40-50℃超声分散1-2h，使其分散均匀，得到GO悬浮液；

步骤6：按照石墨烯质量为复合相变材料质量的1％-5％称取不同质量的相变材料聚乙二醇PEG加入到去离子水中，加热、搅拌使其完全溶解，然后超声分散均匀得到PEG悬浮液；

步骤7：将步骤6所得到的PEG悬浮液加入到步骤5的GO悬浮液中，先超声分散均匀，然后转移到70-80℃水浴中磁力搅拌3-5h；最后，在80℃真空干燥箱干燥12-24h得到光热转换复合定型相变材料。

其中，

所述的氧化石墨烯与氯化亚砜溶液的质量体积比为：150mg:(50-100)ml。

所述的氧化石墨烯与偶氮苯衍生物的质量比为：150mg:(750-850)mg。

所述的偶氮苯衍生物功能化石墨烯含量为复合相变材料的2％，3％，4％和5％。

所述的相变材料为聚乙二醇、十四醇、石蜡或月桂酸。

所述的偶氮苯衍生物为含羟基的偶氮苯或含氨基的偶氮苯。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、传统太阳能热利用过程中，通过介质的比热容储能，储能密度小且介质体积大。而且在借助无机涂层实现光热转换后，热能与储热介质的热交换通过流体来实现的，容易造成热能的损失。此外，将相变材料应用于太阳能热利用时，无法利用太阳辐射中不能直接产生热效应的可见光，只能靠体系与环境的温度差为驱动力被动的实现储、放热功能，降低的太阳能的利用率。