[发明专利]一种金属氧化物为壳层的金属微胶囊及其制备方法与应用

说明书

本发明属于相变储能领域，提供了一种金属氧化物为壳层的金属微胶囊及其制备方法与应用。该金属微胶囊具有核壳结构，包括核和包裹在核外的壳层；核为单金属粉末或合金粉末，壳层为与核中单金属或合金中金属所对应的金属氧化物壳层。本发明通过有氧气氛下控制温度加热煅烧一步制备相变储能微胶囊，方法简单，不需要使用溶剂或试剂。适用于金属粉末和金属合金粉末，应用广泛；通过本方法所制备的相变储能微胶囊，相变温度较高并在耐高温性能方面较为突出；制备过程中所使用的原料来源广泛，操作过程简便，且生产过程无污染。

技术领域

本发明属于相变储能材料领域，涉及一种相变储能微胶囊，尤其涉及一种金属氧化物为壳层的金属微胶囊及其制备方法与应用。

背景技术

随着国家及全球经济的快速发展，能源短缺且能源利用率低下的问题日益严重。虽有新能源领域快速发展的支撑，但目前传统能源供给还是占领绝对主导的地位。无论是哪种能源，在供给与需求中总存在不匹配的问题，此时储能就显得尤为重要，因此相变储能技术领域近年来备受关注，而相变材料的开发是相变储能技术领域的核心，有着举足轻重的地位。

相变材料是通过吸热和放热来储存及释放热量的材料，但材料在相变过程中会发生熔融、流动的问题，而微胶囊封装技术则是解决这一问题的有效办法。相变材料的微胶囊化有效地拓宽了相变材料的适用范围，使其在航空航天、建筑、纺织等方面有更为广泛的应用。

传统的相变储能微胶囊多为低温有机芯材，但随着工业的发展，低温已不能满足需求，且有机材料在应用中易发生燃烧溶胀等现象，因此，寻求无机耐高温的微胶囊技术迫在眉睫。文献报道的制备合金微胶囊的方法复杂，步骤繁琐，需要使用大量的溶剂和化学试剂。比如Mingwei Li等人(Ceramics International,2014,40,6865)利用在硅铝合金表面硅烷偶联剂改性处理后再用仲丁醇铝作为前驱体进一步在表面生长氧化铝，日本研究人员Takahiro Nomura等人(Applied Energ,2017,188,9)通过在硅铝合金表面吸附勃姆石，进一步高温处理转化为氧化铝壳层。这些方法制备过程复杂，需要多步骤处理，耗时长。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属氧化物为壳层的金属微胶囊及其制备方法与应用。

本发明提供一种金属微胶囊，其具有核壳结构，包括核和包裹在核外的壳层；

其中，所述核为单金属粉末或合金粉末；

所述壳层为与核中单金属或合金中金属所对应的金属氧化物壳层。

根据本发明的实施方案，所述单金属粉末可以选自铝粉、镁粉、铁粉、和镍粉等中的至少一种；例如，所述单金属粉末选自铝粉、镁粉、铁粉和镍粉中的至少一种，示例性为铝粉、镁粉或镍粉。

根据本发明的实施方案，所述合金粉末可以选自硅铝合金粉末、硅镁合金粉末、硅铁合金粉末、硅镁铝合金粉末、钛镁铝合金粉末和硅铜合金粉末等中的至少一种；例如，所述合金粉末可以选自硅铝合金粉末、硅铁合金粉末和硅铜合金粉末中的至少一种；示例性为硅铝合金粉末。

根据本发明的实施方案，所述金属氧化物可以选自氧化铝、氧化镁、氧化铁、氧化镍、氧化钛等中的至少一种，例如为氧化铝、氧化镁、氧化铁或氧化镍。

根据本发明的实施方案，由于壳层原位氧化形成，故所述金属微胶囊的平均粒径与所述核的平均粒径相差不大。其中，所述核的平均粒径为10nm～5000μm，例如1～1000μm，又如10～100μm，示例性地，平均粒径为6μm、30μm、50μm、60μm、80μm。

根据本发明的实施方案，所述壳层的平均厚度为1nm～10μm，例如为10nm～5μm，又如100nm～1μm，示例性地，平均厚度为10nm、50nm、130nm、200nm或500nm。