[发明专利]一种光能和磁能双驱动复合相变材料的制备方法

说明书

本申请公开了一种光能和磁能双驱动复合相变材料的制备方法，其包括：(1)以MXene为光子捕获器，通过原位化学合成方法，在其表面和片层间掺杂磁性金属氧化物，得到掺杂磁性金属氧化物的MXene复合相变载体；以及(2)将步骤(1)所得掺杂磁性金属氧化物的MXene复合相变载体与相变芯材进行复合，即得所述制备方法能够获得兼具高效光能和磁能双驱动能量转换的复合相变材料。

技术领域

本申请涉及复合相变材料领域，更具体地，涉及一种光能和磁能双驱动复合相变材料的制备方法。

背景技术

随着世界人口的快速增长和经济发展，对能源的需求越来越大。然而，矿物能源(如煤炭、天然气、石油等)的枯竭和环境问题的日益严峻，使得提高能源使用效率和开发新能源(如太阳能、磁能、生物质能等)至关重要。目前，风能、太阳能、海洋能等已广泛应用于电力以及供热等相关领域。但是以上能源的分布存在间歇性、随机性、波动性等问题，给其利用带来很大的困难。利用复合相变材料进行能量存储和释放是解决热能供求之间空间和时间不匹配问题的有效办法，是提高能源使用效率的重要手段之一。

中国专利申请CN110126043A公开了一种基于光热响应的导热增强型相变储能木材的制备方法，其采用氧化石墨烯为导热粒子，聚乙二醇-800为相变储能材料，以提高木材的储能性能，促进能源的节约，并保证了木材在相变过程中的稳定性。中国专利申请CN112588214A公开了一种兼具光热转换和储能性质的相变材料微胶囊及制备方法，其微胶囊的囊芯为相变材料，内层囊壁为一层聚二乙烯基苯高聚物壳层，外层囊壁为一层MXene壳层，使得这种多壁结构微胶囊包封率高，具有较高的热能存储密度和光热转换效率。中国专利申请CN112592698A公开了一种具有光热转换性质的定形相变材料及制备方法，其技术方案为：将选定的固-液相变材料和偶氮苯侧链型液晶聚合物在密闭容器中加热使偶氮苯侧链型液晶聚合物完全溶解在固-液相变材料形成透明溶液，停止加热，在冷却的过程中偶氮苯侧链型液晶聚合物在固-液相变材料中自组装得到具有光热转换性质的定形相变材料。中国专利申请CN110358504A公开了一种木质基功能型磁热复合相变储热材料的制备方法，其利用水热反应将磁性纳米Fe₃O₄颗粒锚固在改性杨木上，之后负载PEG6000，以获得相变储热材料。

然而，上述复合相变材料均仅能利用单一能源进行能量的存储和释放，无法满足高效快速多能源驱动的能量转换和热能存储领域的迫切需求。因此开发一种具有多能源驱动的能量转换形式的复合相变材料具有重要的研究意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请提供一种光能和磁能双驱动复合相变材料的制备方法，所述制备方法首先采用原位化学合成法在MXene表面和层间均匀嵌入不同种类的磁性金属氧化物，该磁性金属氧化物可具有纳米级别的尺寸，然后真空活化以活化该复合载体，之后将其浸润于与相变材料的溶液中，利用毛细孔作用力、氢键等物理化学作用力吸附和负载相变材料，由此获得兼具高效光能和磁能双驱动能量转换的复合相变材料。

为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种光能和磁能双驱动复合相变材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)以MXene为光子捕获器，通过原位化学合成方法，在其表面和片层间掺杂磁性金属氧化物，得到掺杂磁性金属氧化物的MXene复合相变载体；以及

(2)将步骤(1)所得掺杂磁性金属氧化物的MXene复合相变载体与相变芯材进行复合，即得。

结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述MXene通过采用无机氟化物，在酸性条件下，对前驱体MAX相进行蚀刻进行制备。

优选地，所述MXene采用以下方法制备：在搅拌下，将无机氟化物和MAX加入到H+浓度为8M～12M，优选10M的酸性溶液中，在0℃～70℃，优选常温至50℃下继续搅拌24h～48h，之后将所得物分散于水中，离心，洗涤至中性，干燥，得到所述MXene。