[发明专利]一种贵金属颗粒/二氧化硅壁材相变微胶囊复合材料的制备方法以及应用

说明书

本发明公开一种二氧化硅壳材相变材料微胶囊/金属颗粒复合材料，还公开其制备方法，通过相变微胶囊的制备、贵金属颗粒的制备、贵金属颗粒/相变微胶囊材料的制备进一步研究贵金属颗粒/相变微胶囊材料的催化应用，利用相变微胶囊芯材储存和释放的热能，调节载体周边的微环境温度，达到有效催化有机反应的目的。

技术领域

本发明属于相变储能材料领域，具体涉及一种贵金属颗粒/二氧化硅壁材相变微胶囊复合材料的制备方法以及应用。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的基础，随着工业化的快速发展，能源日益短缺。节约能源提高能源利用效率是目前人类面临的重要课题。能源的供需关系往往在时间和空间上存在一定的不匹配性，因此很多时候无法做到能源的合理利用。相变材料作为一种潜热储存材料，热量的传输是通过材料的相转变实现的，即其储放热可以由人为干预。传统的相变材料存在一些缺陷，如体积会随着相变的发生有所改变，而微胶囊相变材料用微胶囊壁材将相变材料与外部环境隔绝，其相变过程仅发生在微胶囊内部，杜绝了相变材料发生相变时容易发生渗漏、流失、重复利用性差等问题。目前所采用的的壁材大多为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯等聚合物，以聚合物为壁材存在材料易破裂渗漏、易变形、难以对表面进行修饰等缺点。相对于聚合物外壳材料，无机材料具有强度高、稳定性好、可以对其材料表面进行改性等优点。二氧化硅在溶剂中具有较好的分散性，易于制备。分离，而且表面具有大量的硅羟基和巯基易于表面修饰，同时还表现出独特的光、电、磁、热、力学等性质，所以在多种领域具有巨大的发展潜力。

与此同时，贵金属颗粒由于其不同于单个原子和块体材料的独特特性使其在光电、催化、超导领域得到广泛的应用与研究。在有机催化方面，贵纳米金属颗粒具有独特的性质，基于纳米金属颗粒尺寸小而比表面积大的特点，使金属颗粒表面键荷状态和电子状态与颗粒内部不同，这些优异特性使贵金属纳米粒子成科学研究中的热点与重点。贵金属颗粒催化剂具有反应条件温和、催化效率高、底物专一性强副产物少等优点。然而游离的金属颗粒本身结构易受外界影响，易出现团聚失活现象；并且会出现使用后分离困难，难以实现连续利用等缺点。因此将金属纳米粒子与其他功能材料结合，形成同时具有两者优异物理特性的复合材料，必将使其具有一定的优势与特性。

中国专利CN 109364928 A发明公开了一种具有相变蓄热功能的负载型催化剂及其制备方法与应用，该催化剂由金属相变材料和陶瓷基体构成，可以有效的应用于有机废气的催化燃烧处理，并且可以有效的回收反应过程中的热量。中国专利CN103146350A发明公开了一种微包裹相变蓄能材料及其制备方法，该专利中微胶囊芯材为石蜡，微胶囊壁材为无定型二氧化钛，制备方法简单，具有自动温控功能，但壁材为无定型二氧化钛，其性质是惰性的，并不能使该微胶囊发挥物理化学功效。中国专利CN 103992773 A发明公开了一种具有光催化特性的双功能微胶囊相变储能材料及其制备方法，该壁材为结晶型二氧化钛，通过与其它元素掺杂，拓展了微胶囊的功能。中国专利CN 105238361 A发明公开了一种基于银/二氧化硅双层壁材的多功能微胶囊相变材料及其制备方法，该方法制备的微胶囊粒径范围为2～10μm，其壁材为金属银外层与无机材料二氧化硅内层构成的双层结构，该微胶囊相变材料获得导电性、抗菌性、潜热存储及温度调节多重功能。中国专利CN105950606A发明专利公开了一种温控箱相变材料微胶囊固定化酶及其制备方法，该相变材料微胶囊作为载体固定酶，有限的解决了酶适用温度范围窄的缺点。