[发明专利]一种碳基高导热定形相变材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种碳基高导热定形相变材料的制备方法，包括：将活性炭投入硝酸铜溶液中，通过震荡、抽滤，收集含有铜离子的活性炭，将含铜离子的活性炭在氮气气氛下加热，冷却后得到的产物为含铜微球的活性炭；将聚乙二醇和含有铜微球的碳基吸附剂按一定质量比例于无水乙醇溶液中混合，于真空下搅拌后，加热至无水乙醇完全蒸发，再烘干，得具备高导热率的新型复合定形相变材料。本发明的铜微球的生产有效提高了定形相变材料的导热率，碳基吸附剂可通过利用农林废弃物制备生物炭得到，此方法实现了农林废弃物的回收利用，变废为宝。

技术领域

本发明属于材料的制备领域，更具体涉及一种碳基高导热定形相变材料的制备方法。

背景技术

定形相变材料通常是利用多孔材料固定有机相变材料得到的，其具备良好的化学稳定性和出色的储热能力。在制备定形相变材料过程中，多孔材料的选取十分关键。活性炭作为一种常见的无机多孔材料，以其来源广泛、价格低廉、多孔性好的优点，常被用于固定有机相变材料，制备定形相变材料。但是利用活性炭直接固定有机相变材料制备的定形相变材料通常导热率比较低，与纯有机相变材料相比，导热率提高率较小。因此，提高其导热性能的需求迫在眉睫。传统的提高相变材料导热率的方法包括添加石墨烯、添加金属泡沫、添加金属纳米颗粒等，这些方法虽然能够起到提高相变材料导热率的效果，但价格较高，降低了实际使用过程中的可行性。

发明内容

本发明的目的是提供一种储热性能和导热性能俱佳的碳基高导热定形相变材料。

根据本发明的一个方面，提供了一种碳基高导热定形相变材料，包括：

将活性炭投入硝酸铜溶液中，通过震荡、抽滤，收集含有铜离子的活性炭，将所述含铜离子的活性炭在氮气气氛下加热，冷却后得到的产物为含铜微球的活性炭；

将聚乙二醇和含有铜微球的碳基吸附剂按一定质量比例于无水乙醇溶液中混合，于真空下搅拌后，加热至无水乙醇完全蒸发，再烘干，得具备高导热率的新型复合定形相变材料。

在一些实施方式中，所述活性炭为枣核生物炭，所述枣核生物炭的制备步骤包括：准备枣核，烘干，并用粉碎机打碎、过筛，得枣核粉末，将所述枣核粉末置于氮气氛围下加热后自然冷却至室温，制得枣核生物炭。

在一些实施方式中，所述枣核的烘干温度为100-150℃，所述枣核粉末为400-800目，将所述枣核粉末置于管式炉中，在氮气氛围下以2-5℃/min的升温速率加热到750-850℃，维持1-3小时，自然冷却至室温，得到的产物的枣核生物炭。

在一些实施方式中，所述活性炭与所述硝酸铜溶液的质量比例为1：400-1：50。

在一些实施方式中，所述聚乙二醇与含有铜微球的碳基吸附剂的质量比例在7:3-4:6。

在一些实施方式中，所述活性炭和所述硝酸铜的混合物置于震荡器中，在15-25℃条件下恒温震荡3小时。

在一些实施方式中，所述硝酸铜的浓度为不低于100mg/L。

在一些实施方式中，所述含铜离子的活性炭于管式炉中加热至800-850℃，维持1-3小时。

在一些实施方式中，聚乙二醇和含有铜微球的碳基吸附剂按一定质量比例于无水乙醇溶液中混合于真空下搅拌1-1.5小时后，置于65℃条件下的恒温水浴锅中加热，再置于烘箱中，在40-65℃的条件下进一步干燥。

其有益效果为：本发明利用活性炭和枣核生物炭两种碳基吸附剂对水溶液中重金属离子的吸附性，使用活性炭和枣核生物炭吸附水溶液中的铜离子，并在氮气气氛下加热，利用碳的还原性将铜离子还原为形状规则的铜微球，附着在活性炭表面，得到了含有铜微球的两种碳基吸附剂。然后以其为载体固定有机相变材料，制备了储热性能和导热性能俱佳的定形相变材料。