[发明专利]一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用

说明书

本发明实施例涉及一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用，该定型MOF基复合相变材料，包括MOF基载体和负载在MOF基载体上的有机相变芯材，其中：所述MOF基载体包括泡沫金属和覆盖在泡沫金属表面的MOF。所得定型MOF基复合相变材料通过控制泡沫金属的形状、大小从而使所得定型MOF基复合相变材料具有泡沫金属的形状、大小，并且使用泡沫金属作为定型MOF基复合相变材料中的一部分，由于泡沫金属本身具有较高热导率，所以也能增强复合相变材料的热导率。

技术领域

本发明涉及复合相变材料领域，具体涉及一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用。

背景技术

面对日益严重的能源危机与环境危机，发展高效的能源储存与转换技术显得尤为重要，复合相变材料在解决能量供给与输送、能源转换方面越来越引起人们的关注。复合相变材料除了利用相变过程中吸收和释放大量的热量实现能量的输入输出等传统应用外，在诸如光热转换、电热转换、磁热转换、热疗方面等创新应用中也得到了发展。

但相变材料在相变过程中存在泄露的问题，为了解决泄露问题，二氧化硅分子筛、高岭土等相变载体被用来制备定型复合相变材料。金属有机骨架(MOF)作为一种新兴的多孔有机骨架在催化、能源存储、气体分离等领域有着举足轻重的地位，MOF的三维有序的互通结构、可调的孔径、可修饰的孔道、超高的孔隙率和超大的比表面积使得其可以作为一种理想的载体来负载相变材料。

但是，MOF易成粉状、不易成型以及热导率很低的特性极大地限制了其在相变材料中的应用。虽然通过在MOF中添加石墨烯、碳纳米管等导热材料可以提高复合相变材料的热导率，但仍然无法改变其粉末状结构，并且加入这些导热材料的成本也较高。因此，合成具有规则形状的MOF基复合相变材料以及能够低成本地提高MOF基复合相变材料的热导率的问题急需突破。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于提供一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用，该定型MOF基复合相变材料选择泡沫金属作为基体，使MOF覆盖在泡沫金属表面获得MOF基载体，再用该MOF基载体负载有机相变芯材，所得定型MOF基复合相变材料通过控制泡沫金属的形状、大小从而使所得定型MOF基复合相变材料具有泡沫金属的形状、大小，并且使用泡沫金属作为定型MOF基复合相变材料中的一部分，由于泡沫金属本身具有较高热导率，所以也能增强复合相变材料的热导率。该制备方法通过在泡沫金属上生长MOF的方式，有效地克服了MOF材料不易成型的缺点、并同时低成本地提高了MOF基复合相变材料的热导率。

解决方案

一种定型MOF基复合相变材料，包括MOF基载体和负载在MOF基载体上的有机相变芯材，其中：所述MOF基载体包括泡沫金属和覆盖在泡沫金属表面的MOF。

上述定型MOF基复合相变材料，所述泡沫金属包括泡沫镍、泡沫铝或泡沫铜的一种或多种；可选的为泡沫铜。

上述定型MOF基复合相变材料，有机相变芯材包括：十八醇、十八烷、十八酸、石蜡、聚乙二醇、季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基丙烷中的一种或多种。

上述定型MOF基复合相变材料，MOF包括Cu-BTC、Cr-MIL-101-NH₂、MOF-5、UIO-66、Al-MIL-53、ZIF-67中的一种或多种。

上述定型MOF基复合相变材料，所述MOF基载体中，泡沫金属表面完整地被MOF覆盖。

上述定型MOF基复合相变材料，MOF基载体和有机相变芯材溶液中有机相变芯材的质量比为5:3-10；可选地MOF基载体与有机相变芯材PEG2000的质量比为5:4。