CN105295848A - 一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法 - Google Patents
一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105295848A CN105295848A CN201510849653.1A CN201510849653A CN105295848A CN 105295848 A CN105295848 A CN 105295848A CN 201510849653 A CN201510849653 A CN 201510849653A CN 105295848 A CN105295848 A CN 105295848A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal
- acid
- change material
- chloride
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明属于复合相变材料领域,特别涉及一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法。其制备方法是首先制备金属有机干凝胶载体材料,把制备好的金属有机干凝胶抽真空干燥后,将配制好的相变材料溶液中注入金属有机干凝胶容器中,利用金属有机干凝胶载体材料的超大比表面积和纳米孔道结构吸附相变芯材,干燥后得到具有定型效果的金属有机凝胶基复合相变材料。本发明的优点在于:1)开发一种新型金属有机凝胶基复合相变材料;2)所制备的金属有机凝胶基复合相变材料,能够有效防止泄露、腐蚀等问题,并提高多孔相变材料的负载量和使用寿命;3)用本发明提供的方法反应条件温和、工艺简单、周期短,适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于复合相变材料领域,特别涉及一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法。
背景技术
随着能源危机和环境污染的日益严峻,如何提高能源利用效率和保护环境成为近几十年来的一个重要话题。相变蓄热/储能技术可有效解决热能供给与需求在时间和强度上失配的矛盾,避免能量利用的大量浪费,在太阳能利用、电力的“移峰填谷”及民用采暖与空调的节能等领域有广阔的应用前景。相变蓄热/储能技术的关键在于开发高效的相变材料(Phasechangematerials,PCMs)。传统的相变材料在相变时容易发生泄漏,大大限制了其应用范围,因此通过对相变材料进行封装定型制备复合相变材料是目前的研究热点。通过在相变芯材外包覆有机物壳层制备微胶囊复合相变材料是一种有效手段,有机壳层无腐蚀性、热稳定性好,且与大多数建筑材料具有兼容性,然而其具有导热系数低、体积变化大和易燃等缺点。通过多孔基材制备相变复合材料是另一种有效手段,即利用毛细作用力将相变芯材吸入材料孔道内部,形成多孔复合相变材料。然而多孔相变材料的负载量和防止泄露的能力还有待进一步提升。
金属有机凝胶(Metal-organicgels,MOGs)是一种由金属离子和桥连有机配体构成的多维网络与溶剂通过非共价作用形成的半固体状物质,具有类似金属有机骨架(Metal-organicframeworks,MOFs)的超大比表面积和超高孔隙率,可以高效的吸附相变芯材,得到高负载量、高寿命的复合相变材料,而且金属有机凝胶对容器腐蚀性小,有助于拓展材料的应用范围。目前尚未出现以金属有机凝胶为基材制备多孔复合相变材料的报道。
发明内容
本发明公开了一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法,目的是开发一种新型复合相变材料,提高多孔基相变材料的负载量和使用寿命,有效地防止相变芯材的渗漏,且具有较低的价格和良好的实用性。
本发明的技术方案是:1)金属有机凝胶的制备:通过混合金属离子和桥连有机配体制备金属有机湿凝胶。金属有机凝胶形成的评价方法为将制备凝胶的容器倒置,凝胶不流动即为凝胶形成。通过在烘箱中加热湿凝胶得到干凝胶样品。2)根据不同种类的相变芯材,选择合适的溶剂,将相变芯材配制成溶液并将金属有机凝胶分散于其中,通过加热等方式除去溶剂,由于受到金属有机凝胶孔道的作用力,相变芯材被吸附限制在金属有机凝胶材料的孔道之中,得到金属有机凝胶基复合相变材料。
具体制备步骤为:
(1)金属有机凝胶载体材料的制备:将金属盐和有机配体溶解在一定的溶剂中配制成溶液,在40~150℃下静置2~72h形成湿凝胶。将湿凝胶在40~200℃干燥12~72h得到干凝胶载体材料。其中,金属盐,有机配体的摩尔比为1~50:1~50。
金属盐包括:硝酸铬、氯化铬、硫酸铬、醋酸铬、硝酸锆、氯化锆、硫酸锆、醋酸锆、硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、醋酸锌、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍、硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、醋酸钴、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、醋酸铁、硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、醋酸铝、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸钛、氯化钛、硫酸钛等其中的一种或几种。
有机配体包括:对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、2-羟基对苯二甲酸,均苯三甲酸,1,2,4,5-均苯四酸,1,2,4-偏三甲酸等其中的一种或几种。
溶剂包括:无水乙醇、水、无水甲醇、N,N-二甲基甲酰胺,N,N-二甲基甲酰胺,二甲基亚砜,三氯甲烷,四氢呋喃等其中的一种或几种。
(2)复合相变材料的制备:首先将干凝胶载体材料在真空条件下,40~120℃下加热4~24h去除金属有机凝胶中孔道中的溶剂和杂质,然后将相变芯材溶解在一定体积的溶剂中,均匀分散后注入抽真空加热后的干凝胶材料的容器中,在40~120℃下静置1~24h,最后将溶剂去除后得到金属有机凝胶基复合相变材料。
所述的相变芯材包括:多元醇类,具体包括聚乙二醇,季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基丙烷、2,2-二羟甲基-丙醇和三羟甲基乙烷等;脂肪酸类,具体包括硬脂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸癸酸、月桂酸、醋酸、十五烷酸等;结晶水和盐类,具体包括十水碳酸钠、十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、六水氯化钙、三水醋酸钠、五水硫代硫酸钠;无机盐类,具体包括氯化钠,硝酸钠,碳酸钠,硫酸钠,硝酸钾,硝酸锂,氯化钾,氯化锂,铬酸锂,碳酸锂等。相变材料的选择为以上可溶性相变材料中的一种或几种。
本发明的优点在于:1)开发一种新型金属有机凝胶基复合相变材料;2)所制备的金属有机凝胶基复合相变材料,能够有效防止泄露、腐蚀等问题,并提高多孔相变复合材料的负载量和使用寿命;3)用本发明提供的方法反应条件温和、工艺简单、周期短,适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施案例1得到CrBTC干凝胶的SEM图。
图2是本发明实施案例1得到CrBTC干凝胶的XRD图。
图3是本发明实施案例1得到CrBTC干凝胶、硬脂酸以及硬脂酸负载量为80%时SACrBTC复合相变材料的FT-IR图。
图4是本发明实施案例1、2得到CrBTC干凝胶、硬脂酸负载量为70%时SACrBTC复合相变材料以及PEG负载量为70%时PEGCrBTC复合相变材料和的TGA图。
图5是本发明实施案例2得到50%PEGCrBTC复合相变材料的SEM图。
图6是发明实施案例1得到50%SACrBTC复合相变材料的SEM图。
图7是本发明实施案例1得到纯SA,50%SACrBTC,60%SACrBTC,70%SACrBTC,80%SACrBTC,90%SACrBTC复合相变材料升温过程的DSC图,图中峰面积对应相变复合材料的熔融焓。
图8是本发明实施案例1得到纯SA,50%SACrBTC,60%SACrBTC,70%SACrBTC,80%SACrBTC,90%SACrBTC复合相变材料降温过程的DSC图,图中峰面积对应相变复合材料的结晶焓。
具体实施方式
实施案例1
(1)将Cr(NO3)3.和H3BTC(摩尔比为1:1)溶解在乙醇中配制成溶液(0.4mol.L-1),在80℃下静置5h形成CrBTC湿凝胶。将湿凝胶在80℃干燥12h得到CrBTC干凝胶载体材料。
(2)首先将CrBTC干凝胶载体材料在真空条件下,80℃下加热8h去除金属有机凝胶中孔道中的溶剂和杂质,然后将一定量的相变芯材硬脂酸SA(SA占SA和CrBTC总质量的百分比分别为50%,60%,70%,80%,90%)溶解在10mL乙醇中,均匀分散后注入抽真空加热后的干凝胶材料的容器中,在60℃下静置8h,最后将溶剂去除后得到金属有机凝胶基复合相变材料。
实施案例2
(1)将Cr(NO3)3.和H3BTC(摩尔比为1:1)溶解在乙醇中配制成溶液(0.4mol.L-1),在80℃下静置5h形成CrBTC湿凝胶。将湿凝胶在80℃干燥12h得到CrBTC干凝胶载体材料。
(2)首先将CrBTC干凝胶材料载体在真空条件下,80℃下加热8h去除金属有机凝胶中孔道中的溶剂和杂质,然后将相变芯材聚乙二醇PEG(PEG占PEG和CrBTC总质量的百分比分别为50%,60%,70%,80%,90%)溶解在10mL乙醇中,均匀分散后注入抽真空加热后的干凝胶材料的容器中,在60℃下静置8h,最后将溶剂去除后得到金属有机凝胶基复合相变材料。
Claims (5)
1.一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法,其特征在于通过混合金属离子和桥连有机配体制备金属有机湿凝胶,再通过在烘箱中加热湿凝胶得到干凝胶样品;然后根据不同种类的相变芯材,选择合适的溶剂,将相变芯材配制成溶液并将金属有机凝胶分散于其中,通过加热方式除去溶剂,得到金属有机凝胶基复合相变材料;
具体制备步骤为:
(1)金属有机凝胶载体材料的制备:将金属盐和有机配体溶解在一定的溶剂中配制成溶液,在40~150℃下静置2~72h形成湿凝胶;将湿凝胶在40~200℃干燥12~72h得到干凝胶载体材料,其中,金属盐,有机配体的摩尔比为1~50:1~50;
(2)复合相变材料的制备:首先将干凝胶载体材料在真空条件下,40~120℃下加热4~24h去除金属有机凝胶中孔道中的溶剂和杂质,然后将相变芯材溶解在一定体积的溶剂中,均匀分散后注入抽真空加热后的干凝胶材料的容器中,在40~120℃下静置1~24h,最后将溶剂去除后得到金属有机凝胶基复合相变材料。
2.一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法,其特征在于步骤(1)所述金属盐包括:硝酸铬、氯化铬、硫酸铬、醋酸铬、硝酸锆、氯化锆、硫酸锆、醋酸锆、硝酸铜、氯化铜、硫酸铜、醋酸铜、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、醋酸锌、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍、硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、醋酸钴、硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、醋酸铁、硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、醋酸铝、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸钛、氯化钛、硫酸钛中的一种或几种。
3.一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法,其特征在于步骤(1)所述有机配体包括:对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、2-羟基对苯二甲酸,均苯三甲酸,1,2,4,5-均苯四酸,1,2,4-偏三甲酸中的一种或几种。
4.一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法,其特征在于步骤(2)所述溶剂包括:无水乙醇、水、无水甲醇、N,N-二甲基甲酰胺,N,N-二甲基甲酰胺,二甲基亚砜,三氯甲烷,四氢呋喃中的一种或几种。
5.一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法,其特征在于步骤(2)所述的相变芯材为可溶性相变材料,包括多元醇类、脂肪酸类、结晶水和盐类及无机盐类;多元醇类具体包括聚乙二醇,季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基丙烷、2,2-二羟甲基-丙醇和三羟甲基乙烷;脂肪酸类具体包括硬脂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸癸酸、月桂酸、醋酸、十五烷酸;结晶水和盐类,具体包括十水碳酸钠、十水硫酸钠、十二水磷酸氢钠、六水氯化钙、三水醋酸钠、五水硫代硫酸钠;无机盐类,具体包括氯化钠,硝酸钠,碳酸钠,硫酸钠,硝酸钾,硝酸锂,氯化钾,氯化锂,铬酸锂,碳酸锂;相变芯材的选择为以上可溶性相变材料中的一种或几种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510849653.1A CN105295848A (zh) | 2015-05-25 | 2015-11-27 | 一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510272174.8A CN104893673A (zh) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 一种超分子凝胶基复合相变材料的制备方法 |
CN2015102721748 | 2015-05-25 | ||
CN201510849653.1A CN105295848A (zh) | 2015-05-25 | 2015-11-27 | 一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105295848A true CN105295848A (zh) | 2016-02-03 |
Family
ID=54026645
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510272174.8A Pending CN104893673A (zh) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 一种超分子凝胶基复合相变材料的制备方法 |
CN201510849653.1A Pending CN105295848A (zh) | 2015-05-25 | 2015-11-27 | 一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510272174.8A Pending CN104893673A (zh) | 2015-05-25 | 2015-05-25 | 一种超分子凝胶基复合相变材料的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (2) | CN104893673A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108048045A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-18 | 大连理工大学 | 一种导热增强有机复合定形相变材料及其制备方法 |
CN109569449A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-05 | 海南大学 | 一种金属有机凝胶及其制备方法与利用该金属有机凝胶对Al3+可视化的检测方法 |
CN110484213A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 苏州阿德旺斯新材料有限公司 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
CN110484214A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 苏州阿德旺斯新材料有限公司 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
CN112337411A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-02-09 | 烟台大学 | 一种新的金属有机凝胶的制备方法及其应用 |
CN114276786A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 华南理工大学 | 一种无机水合盐相变凝胶材料及其正向渗透制备方法 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105195068A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-30 | 南京逸柔蒂雯新材料科技有限公司 | 一种改性二氧化硅气凝胶基复合相变材料的制备方法 |
CN105327714B (zh) * | 2015-11-30 | 2017-11-07 | 山东师范大学 | 一种纳米Cu‑有机配合物/Ag复合材料的制备方法和应用 |
CN106268709A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-01-04 | 哈尔滨理工大学 | 一种用于吸附Hg2+的Fe凝胶的制备方法 |
CN106514800B (zh) * | 2016-11-15 | 2019-07-12 | 郑州一安水性高分子材料有限公司 | 不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材及其制作方法 |
CN108102614B (zh) * | 2017-11-28 | 2020-12-11 | 大连理工大学 | 一种有机复合定形相变材料及其制备方法 |
JP6987962B2 (ja) | 2018-03-06 | 2022-01-05 | 株式会社カネカ | 蓄冷材組成物およびその利用 |
CN111332613B (zh) * | 2018-12-30 | 2022-05-17 | 纯钧新材料(深圳)有限公司 | 填充有形状可变的密封包的隔热装置 |
CN110862548B (zh) * | 2019-11-19 | 2021-07-30 | 三峡大学 | 基于mil-53的金属有机凝胶催化剂的制备方法及其新用途 |
CN111659325B (zh) * | 2020-06-04 | 2021-12-21 | 云南中烟工业有限责任公司 | 含糖基-芳基-酰胺基-烃基四段式糖基胶凝剂的可逆相变雾化液凝胶及其制备方法和应用 |
CN111705390A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-25 | 国网河南省电力公司 | 一种低温耐寒面料的制备方法 |
-
2015
- 2015-05-25 CN CN201510272174.8A patent/CN104893673A/zh active Pending
- 2015-11-27 CN CN201510849653.1A patent/CN105295848A/zh active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108048045A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-18 | 大连理工大学 | 一种导热增强有机复合定形相变材料及其制备方法 |
CN108048045B (zh) * | 2017-11-28 | 2021-02-26 | 大连理工大学 | 一种导热增强有机复合定形相变材料及其制备方法 |
CN109569449A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-05 | 海南大学 | 一种金属有机凝胶及其制备方法与利用该金属有机凝胶对Al3+可视化的检测方法 |
CN109569449B (zh) * | 2018-12-11 | 2021-05-11 | 海南大学 | 一种金属有机凝胶及其制备方法与利用该金属有机凝胶对Al3+可视化的检测方法 |
CN110484213A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 苏州阿德旺斯新材料有限公司 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
CN110484214A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 苏州阿德旺斯新材料有限公司 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
CN110484214B (zh) * | 2019-08-19 | 2021-03-02 | 苏州阿德旺斯新材料有限公司 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
CN110484213B (zh) * | 2019-08-19 | 2021-03-02 | 苏州阿德旺斯新材料有限公司 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
CN112337411A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-02-09 | 烟台大学 | 一种新的金属有机凝胶的制备方法及其应用 |
CN114276786A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 华南理工大学 | 一种无机水合盐相变凝胶材料及其正向渗透制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104893673A (zh) | 2015-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105295848A (zh) | 一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法 | |
CN105038712A (zh) | 一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法 | |
CN103756646B (zh) | 一种金属有机骨架基复合相变材料的制备方法 | |
CN102088074B (zh) | 一种复合硅酸盐正极材料的制备方法 | |
CN104710965A (zh) | 一种多级孔道碳基复合相变材料的制备方法 | |
CN101673859B (zh) | 利用废旧锂离子电池回收制备钴酸锂的方法 | |
CN103066280B (zh) | 球形磷酸铁锂正极材料及其制备方法 | |
CN101572305B (zh) | 一种具备高倍率性能的LiFePO4/C正极材料的制备方法 | |
CN104745149A (zh) | 一种含碳材料金属有机骨架基复合相变材料的制备方法 | |
CN103811190B (zh) | 锑掺杂二氧化锡包覆多孔二氧化锰复合电极材料及制备 | |
CN101764258B (zh) | 一种二次铝电池及其制备方法 | |
Zhang et al. | Co− Ni Binary‐Metal Oxide Coated with Porous Carbon Derived from Metal‐Organic Framework as Host of Nano‐Sulfur for Lithium‐Sulfur Batteries | |
CN105489815A (zh) | 一种全固态锂硫电池用夹层及全固态锂硫电池 | |
CN102593461B (zh) | 一种锂离子二次电池正极材料LiFePO4碳包覆的制备方法 | |
CN102361074B (zh) | 一种超高倍率锂离子电池纳米正极材料及其制备方法 | |
CN103367718A (zh) | 一种碳包覆的四氧化三铁纳米微球的制备方法 | |
CN104638261A (zh) | 一种高倍率LiFePO4/C正极材料及其制备方法 | |
CN106118610A (zh) | 聚乙二醇/石墨烯定型相变材料的制备方法 | |
CN105355873A (zh) | 铁基金属有机骨架化合物/石墨烯复合材料及其应用 | |
CN104194735A (zh) | 一种碳基化学蓄热纳米复合材料及其制备方法 | |
CN107895651B (zh) | 一种可原位热温调节电极材料及其制备方法 | |
CN103887081A (zh) | 一种氮掺杂石墨烯/铁酸锌纳米复合材料及其制备 | |
CN104362310A (zh) | 锂离子电池有机负极材料 | |
CN101383409A (zh) | 一种制备多孔锂离子电池正极材料的方法 | |
CN101276910A (zh) | Fe5(PO4)4(OH)3的制备及其应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160203 |