CN105368406A - 一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种熔盐复合材料，特别涉及一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料及其制备方法。一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料，该材料是由熔盐和功能化碳纳米管，所述的功能化碳纳米管与熔盐的质量比为0.1～10.0：100.0。碳纳米管具有良好的传热性能，其导热系数为3000~3500W/mK。将碳纳米管添加到熔盐中制备新型的复合材料，通过改变碳纳米管的表面性能等，提高其在熔盐中的分散性，改善熔盐复合材料各项性能，从而扩大其应用范围，为实现熔盐传热蓄热材料的高性能化提供了一种新的途径。

Description

一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种熔盐复合材料，特别涉及一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料及其制备方法。
背景技术
传热蓄热流体主要有蒸汽和水、导热油、液态金属、热空气、熔融盐
等。熔融盐作为一种无机化合物，电导率低、粘度小、腐蚀性弱、蒸气压低、使用温度范围广、价格便宜，在高温燃料电池、太阳能发电行业以及金属热处理等方面得到了广泛应用。与高温导热油相比，运用硝酸熔盐可以使太阳能电站最高操作温度提高到773K左右，使得蒸汽轮机发电效率提高到40%。此外，运用熔融盐还可以使储热效率提高2.5倍，增强了蓄热能力，减小了蓄热成本。目前很多太阳能热发电站都是利用硝酸混合熔盐作为热能储存介质和传热流体，这些熔盐材料主要是二元硝酸熔盐和三元硝酸熔盐。然而，熔盐普遍存在导热系数低、易腐蚀器具等缺陷，严重阻碍了其发展和应用，如何克服上述缺点、改善使用性能已成为近年来人们研究熔盐中、高温相变储能材料的热点和难点。
发明内容
本发明提供一种具有传热作用的熔盐/功能化碳纳米管复合材料。
本发明还提供一种所述熔盐/功能化碳纳米管复合材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料，该材料是由熔盐和功能化碳纳米管，所述的功能化碳纳米管与熔盐的质量比为0.1～10.0：100.0。碳纳米管具有良好的传热性能，其导热系数为3000~3500W/mK。碳纳米管具有非常大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。将碳纳米管添加到熔盐中制备新型的复合材料，通过改变碳纳米管的表面性能等，提高其在熔盐中的分散性，改善熔盐复合材料各项性能，从而扩大其应用范围，为实现熔盐传热蓄热材料的高性能化提供了一种新的途径。
作为优选，所述的熔盐是由选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂、亚硝酸钠中的三种硝酸盐组成的混合物。
作为优选，所述的功能化碳纳米管为钠化碳纳米管或钾化碳纳米管。
一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）将碳纳米管加入到混合酸中超声分散，反应后分离得氧化碳纳米管，然后将氧化碳纳米管加入到去离子水中超声分散，加入氢氧化物水溶液，反应后分离得功能化碳纳米管；步骤（1）在反应结束后，可采用过滤等常规分离方法分离得到功能化碳纳米管；
（2）将两种以上的硝酸盐与步骤（1）制得的功能化碳纳米管按质量比加热混合后，制得熔盐/功能化碳纳米管复合材料。
作为优选，步骤（1）中，所述的氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾。
作为优选，步骤（1）具体过程如下：在体积比为3：1的浓硝酸与浓硫酸的混合物中，加入碳纳米管超声分散2小时，在20~90℃搅拌反应2~10小时，反应结束后分离可得氧化碳纳米管；再在去离子水中加入氧化碳纳米管超声分散2小时，滴加氢氧化物的水溶液，调节反应液的pH值至8~11范围，室温搅拌反应2~6小时，分离得功能化碳纳米管。
作为优选，步骤（2）具体过程如下：硝酸盐经干燥、混合后，升温至熔盐熔化，加入功能化碳纳米管，搅拌混合2~10小时，冷却后碾磨至粉状，制得熔盐/功能化碳纳米管复合材料。
作为优选，步骤（2）中，所述的硝酸盐为硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂、亚硝酸钠中两种及两种以上硝酸盐混合物。
作为优选，所述的混合酸是体积比为3：1的浓硝酸与浓硫酸的混合液。所述的浓硝酸为市售产品，质量分数约为65%，密度约为1.4g/cm3，沸点为83℃；浓硫酸为市售产品，质量分数约为98.3%，密度为1.84g/cm3。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在如下几方面：
1、本发明制得的熔盐/功能化碳纳米管复合材料由于离子功能化碳纳米管表面的极性增加，有利于其在熔盐中的分散性，从而提高了熔盐复合材料稳定性能。
2、本发明所述的熔盐/功能化碳纳米管复合材料中碳纳米管网络结构改善了熔盐的热稳定性能，提高了熔盐的上限使用温度。碳纳米管材料具有大的长径比和高导热率，在熔盐中加入碳纳米管提高了熔盐复合材料热传导性能。
3、本发明所述的熔盐/功能化碳纳米管复合材料具有热传导率高、储热密度大，可循环重复使用的优势；本发明所述的熔盐/功能化碳纳米管复合材料制备操作简便，成本低廉，易于工业化。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1：功能化碳纳米管的制备
在100mL浓硝酸与浓硫酸混合物（体积比为3：1）中，加入1g碳纳米管超声分散2小时，在20℃搅拌反应10小时，反应结束后过滤分离可得氧化碳纳米管；再在100mL去离子水中加入1g氧化碳纳米管超声分散2小时，滴加1.0mol/L氢氧化钠的水溶液，调节反应液的pH值至11，室温搅拌反应2小时，过滤分离得功能化碳纳米管，收率为99.2%。
实施例2
功能化碳纳米管的制备操作同实施例1。制备氧化碳纳米管时反应温度为90℃，反应时间为2小时；制备功能化碳纳米管时所用的氢氧化物为氢氧化钠，反应液的pH值为8，反应时间为6小时，收率为98.2%。
实施例3
功能化碳纳米管的制备操作同实施例1。制备氧化碳纳米管时反应温度为60℃，反应时间为5.5小时；制备功能化碳纳米管时所用的氢氧化物为氢氧化钾，反应液的pH值为9.5，反应时间为4小时，收率为99.0%。
实施例4
功能化碳纳米管的制备操作同实施例1。制备氧化碳纳米管时反应温度为75℃，反应时间为2.5小时；制备功能化碳纳米管时所用的氢氧化物为氢氧化钾，反应液的pH值为8.5，反应时间为5小时，收率为97.5%。
实施例5
功能化碳纳米管的制备操作同实施例1。制备氧化碳纳米管时反应温度为30℃，反应时间为8小时；制备功能化碳纳米管时所用的氢氧化物为氢氧化钠，反应液的pH值为10，反应时间为4小时，收率为98.4%。
实施例6：熔盐/功能化碳纳米管复合材料的制备
功能化碳纳米管的制备操作同实施例1。将48g硝酸钾、40g硝酸钠、11g硝酸锂组成的混合物放在120℃烘箱内烘干12小时，再加入按1g功能化碳纳米管，经机械混合后，置于带搅拌装置的加热器中，升温至熔盐熔化，冷却后碾磨至粉状，制得熔盐/功能化碳纳米管复合材料，测得熔盐/功能化碳纳米管复合材料的热传导率为1.045W/mK。
实施例7
熔盐/功能化碳纳米管复合材料的制备操作同实施例7，功能化碳纳米管的制备操作同实施例2。熔盐组成为43%硝酸钾、40%硝酸钠和17g硝酸锂，功能化碳纳米管与熔盐的质量比为0.1：100.0，测得熔盐/功能化碳纳米管复合材料的热传导率为0.478W/mK。
实施例8
熔盐/功能化碳纳米管复合材料的制备操作同实施例7，功能化碳纳米管的制备操作同实施例3。熔盐组成为60%硝酸钠、7%硝酸钾和33%亚硝酸钠，功能化碳纳米管与熔盐的质量比为5.5：100.0，测得熔盐/功能化碳纳米管复合材料的热传导率为1.341W/mK。
实施例9
熔盐/功能化碳纳米管复合材料的制备操作同实施例7，功能化碳纳米管的制备操作同实施例4。熔盐组成为44%硝酸钠、16%硝酸钾和40%亚硝酸钠，功能化碳纳米管与熔盐的质量比为10.0：100.0，测得熔盐/功能化碳纳米管复合材料的热传导率为2.565W/mK。
本发明的熔盐/功能化碳纳米管复合材料与现有复合熔盐相比，在传热过程中，分散在熔盐中碳纳米管形成网络结构增强熔盐/功能化碳纳米管复合材料作为传热蓄热流体的热传导效应，提高了熔盐/功能化碳纳米管复合材料的导热系数，从而拓宽了熔盐在传热蓄热领域的应用范围。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料，其特征在于：该材料是由熔盐和功能化碳纳米管，所述的功能化碳纳米管与熔盐的质量比为0.1～10.0：100.0。
2.根据权利要求1所述的熔盐/功能化碳纳米管复合材料，其特征在于：所述的熔盐是由选自硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂、亚硝酸钠中的三种硝酸盐组成的混合物。
3.根据权利要求1所述的熔盐/功能化碳纳米管复合材料，其特征在于：所述的功能化碳纳米管为钠化碳纳米管或钾化碳纳米管。
4.一种熔盐/功能化碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
（1）将碳纳米管加入到混合酸中超声分散，反应后分离得氧化碳纳米管，然后将氧化碳纳米管加入到去离子水中超声分散，加入氢氧化物水溶液，反应后分离得功能化碳纳米管；
（2）将两种以上的硝酸盐与步骤（1）制得的功能化碳纳米管按质量比加热混合后，制得熔盐/功能化碳纳米管复合材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的氢氧化物为氢氧化钠或氢氧化钾。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）具体过程如下：在体积比为3：1的浓硝酸与浓硫酸的混合物中，加入碳纳米管超声分散2小时，在20~90℃搅拌反应2~10小时，反应结束后分离可得氧化碳纳米管；再在去离子水中加入氧化碳纳米管超声分散2小时，滴加氢氧化物的水溶液，调节反应液的pH值至8~11范围，室温搅拌反应2~6小时，分离得功能化碳纳米管。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）具体过程如下：硝酸盐经干燥、混合后，升温至熔盐熔化，加入功能化碳纳米管，搅拌混合2~10小时，冷却后碾磨至粉状，制得熔盐/功能化碳纳米管复合材料。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的硝酸盐为硝酸钾、硝酸钠、硝酸锂、亚硝酸钠中两种及两种以上硝酸盐混合物。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的混合酸是体积比为3：1的浓硝酸与浓硫酸的混合液。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106517153A (zh) * 2016-11-11 2017-03-22 燕山大学 一种提高碳纳米管分散性的方法
CN108531142A (zh) * 2018-04-27 2018-09-14 中国科学院青海盐湖研究所 太阳能光热发电传热蓄热介质及其制备方法
CN108559457A (zh) * 2018-04-27 2018-09-21 中国科学院青海盐湖研究所 一种太阳能光热发电传热蓄热介质及其制备方法
CN113429946A (zh) * 2021-05-27 2021-09-24 宁晋县氢为新能源科技有限公司 一种高导热硝酸盐熔盐及其制备方法
CH717457A1 (fr) * 2020-05-27 2021-11-30 Richemont Int Sa Article de joaillerie.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1613755A (zh) * 2003-11-07 2005-05-11 中国科学院化学研究所 化学修饰碳纳米管的方法
CN103289653A (zh) * 2013-04-24 2013-09-11 华北电力大学 一种混合纳米颗粒高导热性储热熔盐及其制备方法
CN103871807A (zh) * 2012-12-07 2014-06-18 上海联影医疗科技有限公司 一种x射线管及其制备方法
CN103911121A (zh) * 2013-12-26 2014-07-09 深圳市爱能森科技有限公司 二元硝酸纳米熔盐传热蓄热介质及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1613755A (zh) * 2003-11-07 2005-05-11 中国科学院化学研究所 化学修饰碳纳米管的方法
CN103871807A (zh) * 2012-12-07 2014-06-18 上海联影医疗科技有限公司 一种x射线管及其制备方法
CN103289653A (zh) * 2013-04-24 2013-09-11 华北电力大学 一种混合纳米颗粒高导热性储热熔盐及其制备方法
CN103911121A (zh) * 2013-12-26 2014-07-09 深圳市爱能森科技有限公司 二元硝酸纳米熔盐传热蓄热介质及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邹立清: "四元混合硝酸盐及氯盐的优选与腐蚀性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106517153A (zh) * 2016-11-11 2017-03-22 燕山大学 一种提高碳纳米管分散性的方法
CN108531142A (zh) * 2018-04-27 2018-09-14 中国科学院青海盐湖研究所 太阳能光热发电传热蓄热介质及其制备方法
CN108559457A (zh) * 2018-04-27 2018-09-21 中国科学院青海盐湖研究所 一种太阳能光热发电传热蓄热介质及其制备方法
WO2019205758A1 (zh) * 2018-04-27 2019-10-31 中国科学院青海盐湖研究所 太阳能光热发电传热蓄热介质及其制备方法
WO2019205759A1 (zh) * 2018-04-27 2019-10-31 中国科学院青海盐湖研究所 一种太阳能光热发电传热蓄热介质及其制备方法
CH717457A1 (fr) * 2020-05-27 2021-11-30 Richemont Int Sa Article de joaillerie.
CN113429946A (zh) * 2021-05-27 2021-09-24 宁晋县氢为新能源科技有限公司 一种高导热硝酸盐熔盐及其制备方法

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