[发明专利]一种可用于低温储能的偶氮苯相变复合材料及制备方法

说明书

本发明公开一种可用于低温储能的偶氮苯相变复合材料及制备方法，将4‑羟基偶氮苯作为功能基团接到烷基链上，利用分子间相似相溶和偶氮苯的顺反异构作用，实现光照条件下相变材料能量的储存与释放。并且由于相变材料的相变温度点较低，在低温条件下也可以进行相变储能，为发展一种新型可控低温储能材料提供了新思路。

技术领域

本发明涉及一种可应用于低温储能领域的偶氮苯相变复合材料及制备方法，其在低温能量存储领域具有广泛的应用前景，属于功能材料领域。

背景技术

随着当今社会经济以及科学技术飞速发展，对现有能源的需求也越来越大，例如煤，石油，天然气等化石资源，然而这些资源是不能再生的，并且随着人类的开采日渐匮乏。因此，开发和利用洁净、高效的新能源材料已经刻不容缓。

相变材料是一种新型的储能材料。它是在一定的温度条件下通过固液相转变来进行热能的释放与存储。相变储能具有广泛的用途，能够改善能源转换过程的性能，方便高效的使用能量同时还能降低污染、保护环境。然而目前普通的相变材料只能通过温度的改变进行能量的释放是存储，同时在低温储能(即相变温度在℃以下)的研究也相对较少。因此在低温条件下能否可控的使得相变材料进行相变储能变得十分的重要。偶氮苯分子是一种具有顺反异构的有机分子。在光照，加热，压力等外界刺激下会发生顺反异构。反式结构在吸收紫外光能量后转变为亚稳态的顺式结构，而顺式结构在可见光照射或加热条件下又会回到反式结构将储存的能量释放出来。通过紫外光即可实现偶氮苯的顺反异构变化。顺式结构不稳定，与相变材料复合后能够降低相变材料的相变点，从而使得顺式偶氮苯复合材料与反式偶氮苯复合材料之间具有一个温差，在这个温差内用可见光进行照射即可使得相变材料放热。所以对偶氮苯分子进行适当的分子设计，提高顺式与反式偶氮苯复合相变材料的温差，改善其与相变材料的相容性是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，研究一种可用于低温可控储能的复合相变材料，制备一种使得低温相变材料具有光控性的偶氮苯分子以及低温复合相变材料的制备方法。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种可用于低温储能的偶氮苯相变复合材料，由以4-羟基偶氮苯作为功能基团键接到十五烷基链上形成的十五烷醚偶氮苯，与十五烷组成，两者混合均匀即可得到，其中：

十五烷醚偶氮苯和十五烷的摩尔比为1：(5—10)，优选1：(6—9)。

在实际中使用正己烷为共混溶剂，将十五烷醚偶氮苯均匀分散在正己烷中知溶解完全，加入十五烷进行搅拌，再进行加热以去除正己烷，得到低温偶氮苯相变复合材料。

而且，搅拌速度为每分钟100—200转，搅拌温度为室温20—30摄氏度，搅拌时间为1—10分钟，优选2—6分钟。

而且，加热温度为50℃—70℃，加热时间为4—6小时。

而且，十五烷的纯度大于99％，正己烷的纯度为GR。

一种可用于低温储能的偶氮苯相变复合材料的制备方法，按照下述步骤进行：如下化学式所示

(1)

(2)

步骤1，制备十五烷醚偶氮苯，将1-溴-十五烷和4-羟基偶氮苯进行反应，以得到十五烷醚偶氮苯，1-溴-十五烷和4-羟基偶氮苯的摩尔比为1：(1—2)；

在步骤1中，选择DMF为反应溶剂，优选浓超干DMF的纯度为水分小于100ppm。

在步骤1中，将1-溴-十五烷均匀分散在反应溶剂，在搅拌条件下向其中加入4-羟基偶氮苯和无水碳酸钾，升温至100—120摄氏度进行回流反应即可。

在步骤1中，回流反应时间为1—10小时，优选5—8小时。