[发明专利]一种兼保温与加热双功能的能源材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种兼保温与加热双功能的能源材料及其制备方法，其单体分子杂环偶氮分子以共价键方式接枝到石墨烯表面，每20～30个碳原子接枝一个偶氮分子；首先杂环偶氮分子的制备；然后还原氧化石墨烯预处理；进行杂环偶氮/石墨烯复合材料的制备；最后进行杂环偶氮/石墨烯与石蜡进行共混。相较于杂环偶氮/石墨烯材料来说，该材料不仅能够起到加热的效果，还能将热量进行存储与保温，有利于热量的利用，减少热量的损失。最后将其夹在石英玻璃与聚酰亚胺膜的中间，使得材料能够单方向传热。

技术领域

本发明属于复合功能材料领域，更加具体地说，涉及偶氮苯/石墨烯与相变材料一体的储能材料及制备方法，未来在太阳能利用和制作保温层方面具有重要的应用前景。

背景技术

随着科技的发展，人们对能源的需求越来越多，而不可再生能源一般具有污染排放，能源易枯竭的缺点，所以寻求清洁可再生能源是解决能源问题的关键，太阳能是一种取之不竭、清洁的可再生能源，利用太阳能是开拓新能源和保护环境、节能减排的有效途径。太阳能具有不受地区限制，能量多，无污染等优点，是众多能源中最有潜力的能源，而能源的利用过程中不免造成能源的浪费，尤其是热量的损失，因此许多科研机构研究利用保温或者绝热材料来减少能源的浪费与损失。当今，全球保温隔热材料正朝着高效、节能、薄层、隔热、防水外护一体化方向发展，在发展新型保温隔热材料及符合结构保温节能技术同时，更强调有针对性使用保温绝热材料，努力提高保温效率及降低成本。我们只有在能源开发与利用过程中注意能源的利用才能从根本上解决能源短缺的问题。

具有顺反异构不同构型的偶氮分子是光热研究的重要对象，偶氮分子能够在光的作用发生顺反异构变化，而两种异构体具有能量差，以石墨烯为模板偶氮分子之间空间位阻与氢键作用增强，因而能够大幅度的增加能量密度，热量能够在特定波长光的作用下可控释放；石蜡作为一种比热容高，相变温度适宜，因此可作为一种良好的保温材料。将偶氮苯类光热材料与相变材料结合可结合两种材料的优点既可以作为一种加热材料又可以具有保温的作用，在节约能源方面具有非常大的潜力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种兼保温与加热双功能的能源材料及其制备方法，能够将太阳能转化成热能，同时又能够保温，将光热材料与相变材料结合制备一种新的既具有自加热又具有保温作用的复合材料。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种兼保温与加热双功能的能源材料，将具有储能功能的偶氮苯/石墨烯复合材料和相变材料共混得到，其中偶氮苯/石墨烯复合材料和相变材料的质量比为1：(5—10)，优选1:5～1:8。

在上述技术方案中，相变材料为石蜡。

在上述技术方案中，偶氮苯/石墨烯复合材料由石墨烯和以共价键方式接枝到石墨烯表面的偶氮苯组成，结构式如下。

在本发明的技术方案中，石墨烯可采用氧化石墨烯还原得到石墨烯(即还原氧化石墨烯)，以使组成石墨烯的苯环结构出现破损结构，致密的六元环(苯环)结构出现某个碳原子的缺失，形成空位，为杂环偶氮苯的接枝提供反应位点，优选每50～70个碳原子接枝一个杂环偶氮苯分子，更加优选每20～30个碳原子接枝一个偶氮(苯)分子。

本发明采用的杂环偶氮苯/石墨烯复合材料能够高效存储太阳能，具有高能量密度、可控热释放的特点，采用顺反异构进行能量存储和释放，如下所示：