[发明专利]八水氢氧化钡/羟基化石墨烯微片复合储热材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种八水氢氧化钡/羟基化石墨烯微片复合储热材料及制备方法。该方法将八水氢氧化钡、石墨烯微片的混合粉末球磨后分散在双氧水溶液中，水热处理后干燥，制得八水氢氧化钡/羟基化石墨烯微片复合材料。所得复合材料可以有效减小八水氢氧化钡的过冷度，并提高材料导热性能。该复合材料制备方法反应条件可控，设备要求简单，易于实现批量生产，有利于环境保护。

技术领域

本发明涉及一种利用八水氢氧化钡和石墨烯微片作为原料水热处理制备可用于相变储热领域的八水氢氧化钡/羟基化石墨烯微片复合材料及制备方法，属于可再生能源相变储热材料制备及应用技术领域。

背景技术

随着社会和经济的发展，如何更佳合理的利用能源，减少对环境的损害成为全世界的一个重要研究课题。相变储热材料由于其具有能量的可存储性和连续释放性等特点，可用于工业余热和太阳能光热储存，达到节约能源、绿色环保的目的。在相变储热领域当中，八水氢氧化钡(Ba(OH)₂·8H₂O)作为一种无机水合盐相变储热材料，由于其适宜的相变温度(78℃)、较高的相变潜热(572MJ/m³)、对环境友好、价格便宜等优点越来越受到人们的关注。然而，八水氢氧化钡存在过冷度较大、导热系数偏低等缺点，这限制了八水氢氧化钡作为相变储热材料的应用。因此研究如何改善八水氢氧化钡的导热性，减小过冷度成为相变储热领域的一个研究热点。

与此同时，随着石墨烯研究的兴起，科学家对石墨烯及相关材料在相变储热领域的应用广泛和深入的研究。其中，石墨烯微片由于其优良的热稳定性、化学稳定性、良好的导热性和易于制备等性能，在相变储热领域展现出良好的应用前景。

目前为止，制备石墨烯及其相关材料与相变材料的复合物的方法尚处于起步阶段。绝大部分是采用物理性机械混合的方法，或者是采用氧化石墨烯表面的官能团结构形成氢键(Yue Xu,Reinforcement and shape stabilization of phase-change materialvia graphene oxide aerogel,2017,114,334-346)。但是这两种方法均存在一定缺陷。采用物理性混合的方式很难实现热量在相变材料和石墨烯微片之间的高效传导，同时容易导致分层；氧化石墨烯虽然能够和相变材料以氢键很好的复合在一起，但氧化石墨烯本身制备工艺复杂，导热性较差。

因此，开发一种操作简单、低成本、高产量、高性能的八水氢氧化钡/石墨烯微片复合材料的制备方法具有重要意义。

发明内容

针对现有复合相变材料制备技术在制备八水氢氧化钡/石墨烯微片复合相变材料方面存在的不足，本发明提供了一种八水氢氧化钡/羟基化石墨烯微片复合储热材料及制备方法。该方法将八水氢氧化钡、石墨烯微片的混合粉末球磨后分散在双氧水溶液中，水热处理后干燥，以实现八水氢氧化钡/羟基化石墨烯微片复合材料的低成本大批量制备。所得复合材料可以有效减小八水氢氧化钡的过冷度，并提高材料导热性能。该复合材料制备方法反应条件可控，设备要求简单，易于实现批量生产，有利于环境保护。

本发明的一种八水氢氧化钡/羟基化石墨烯微片复合储热材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)将八水氢氧化钡和石墨烯微片配制成混合粉末；

(2)将混合粉末置于球磨机内，球磨1～4小时；

(3)将球磨后的产物分散在浓度为10～30wt％的双氧水溶液中，并在80～150℃的温度条件下水热处理6～24小时；

(4)将水热反应的产物常温干燥处理，得到八水氢氧化钡/羟基化石墨烯微片复合储热材料。

上述步骤(1)中的八水氢氧化钡与石墨烯微片的质量比为99.9:0.1～90:10，优选为99.5:0.5～95:5。

上述步骤(1)中的混合粉末是通过研磨混合均匀得到，或者搅拌混合均匀得到，优选通过研磨混合均匀得到。