[发明专利]一种相变材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于相变储能技术领域，具体涉及一种相变材料及其制备方法和应用。本发明提供的相变材料，包括载体和负载在所述载体孔隙中的相变芯材；所述载体为卟啉改性金属有机骨架材料，所述卟啉改性金属有机骨架材料中的有机基团来自羧酸配体和卟啉配体。本发明以卟啉改性金属有机骨架材料为载体，由于卟啉配体的引入有效提高了可见光波长的吸收范围，提高了可见光的利用率从而提高了光热转化效率，进而提高了储能效率。

技术领域

本发明属于相变储能技术领域，具体涉及一种相变材料及其制备方法和应用。

背景技术

由于传统能源的使用会产生环境污染问题，因此，太阳能、风能等新能源受到人们的广泛关注。但是由于新能源的稳定性不足导致在实际应用中的使用效率的低下、应用范围受限。相变储能材料可以通过材料的相变过程，吸收并将太阳能等间歇性、随机性的热量存储起来，并在需要时将热量释放出来，可以有效解决新能源稳定性不足的问题，可以有效提升新能源的使用效率并扩大其应用范围。目前相变材料大多为固液相变材料，在其相变过程中存在固态向液态的转变，但是现有的固液相变材料在液相状态下易发生泄露。

金属有机骨架材料是一种通过金属离子与有机配体进行自组装而形成的空间型网络材料，因其高比表面积和高孔隙率及优良的化学可调控性成为相变储热材料的理想载体，利用其丰富的多孔结构对相变芯材进行高容量封装，同时利用纳米孔道的毛细作用能有效防止相变芯材出于液相状态下的泄露。然而现有的以金属有机骨架材料为载体的相变材料对可见光利用率较低储能效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种相变材料及其制备方法和应用，本发明提供的相变材料能够充分吸收可见光具有较高的储能效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种相变材料，包括载体和负载在所述载体孔隙中的相变芯材；

所述载体为卟啉改性金属有机骨架材料，所述卟啉改性金属有机骨架材料中的有机基团来自羧酸配体和卟啉配体。

优选的，所述羧酸配体包括对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸，2-羟基对苯二甲酸或2-甲基对苯二甲酸。

优选的，所述卟啉配体包括四羧基苯基卟啉、锌(Ⅱ)四羧基苯基卟啉、铜(Ⅱ)四羧基苯基卟啉或钴(Ⅱ)四羧基苯基卟啉。

优选的，所述相变芯材包括十八酸、十六酸、十八烷、十八醇或十八胺。

本发明还提供了上述技术方案所述相变材料，所述卟啉改性金属有机骨架材料中的金属包括钛。

本发明还提供了上述技术方案所述相变材料的制备方法，包括以下步骤：

将金属源、羧酸配体和卟啉配体溶解于有机溶剂后进行溶剂热反应，得到卟啉改性金属有机骨架材料；

将卟啉改性金属有机骨架材料和相变芯材乙醇溶液混合，得到所述相变材料。

优选的，所述金属源、羧酸配体和卟啉配体的摩尔比为1：0.01～0.8：0.01～0.8。

优选的，所述溶剂热反应的温度为25～200℃，所述溶剂热反应的时间为4～72h。

优选的，所述混合在搅拌的条件下进行，所述搅拌的温度为60～100℃，所述搅拌的转速为120～180r/min，所述搅拌的时间为2～6h。

本发明还提供了上述技术方案所述相变材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的相变材料在光热转化相变储能中的应用。

本发明提供了一种相变材料，包括载体和负载在所述载体孔隙中的相变芯材；所述载体为卟啉改性金属有机骨架材料，所述卟啉改性金属有机骨架材料中的有机基团来自羧酸配体和卟啉配体。本发明以卟啉改性金属有机骨架材料为载体，由于卟啉配体的引入有效提高了可见光波长的吸收范围，提高了可见光的利用率从而提高了光热转化效率，进而提高了储能效率。