CN105754557A - 一种低温相变化合物、制备方法及其应用 - Google Patents

一种低温相变化合物、制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105754557A
CN105754557A CN201610196597.0A CN201610196597A CN105754557A CN 105754557 A CN105754557 A CN 105754557A CN 201610196597 A CN201610196597 A CN 201610196597A CN 105754557 A CN105754557 A CN 105754557A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compound
temperature phase
phase change
low temperature
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
Application number
CN201610196597.0A
Other languages
English (en)
Inventor
陈立庄
曹星星
黄登登
潘其建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University of Science and Technology
Original Assignee
Jiangsu University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University of Science and Technology filed Critical Jiangsu University of Science and Technology
Priority to CN201610196597.0A priority Critical patent/CN105754557A/zh
Publication of CN105754557A publication Critical patent/CN105754557A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于相变材料领域，公开了一种低温相变化合物、制备方法及其应用。所述化合物的化学式为：C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75。室温时，将含Zn2+的可溶性化合物和三乙烯二胺衍生物放入烧杯中，在蒸馏水中充分搅拌混合，通过室温缓慢挥发溶液结晶自组装制得。该类相变材料在纺织服装、温室种植、建筑行业等领域都具有很大潜力的应用。本发明的具有低温相变性质的化合物，所采用的材料制备工艺简单、易操作、原料来源充足、生产成本低、产率高以及重复性好；不易溶于一般的溶剂，热分解温度点相对较高，晶体颗粒均匀。

Description

一种低温相变化合物、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于相变材料领域，具体涉及一种在低温下具有低温相变性质的化合物、制备方法及其应用。
背景技术
相变过程是指物质在一定条件下维持等温或近似等温，并伴随有大量的能量吸收或者释放的相态变化过程，相变材料，简称PCM，是在相态变化过程中可吸收或释放能量的相变储存材料，它可以将多余的能量贮存起来，在需要能量时再将其释放出来，这一特性构成了相变材料具有很广泛应用的理论依据。
从目前的国内外研究现状来看，对于高性能的相变材料的研究和开发应用仍处在发展阶段,如Fu,D.W,Zhang,W,Cai,H.L.,Zhang,Y.,Xiong,R.G.,Huang,S.D.andNakamuraT.Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,11947；Xu,G.C.,Ma,X.M.,Li,Z.,Wang,Z.M.,Gao,S.J.Am.Chem.Soc.2010,132,9588；Zhu,J.S.,Liu,J.M.,Song,Y.,You,X.Z.Angew.Chem.Int.Ed.2007,46,6820中都有进行研究。近年来，具有相变效应的金属有机盐酸盐引起了人们极大的研究兴趣，这类有机-无机杂化材料经过精心设计和调控，可以充分利用无机材料和有机材料的各自优点，达到扬长避短的效果，是此类材料呈现出新颖的性质。
发明内容
发明目的：本发明提供一种具有低温相变性质的化合物和制备方法及其应用，通过精心设计调控金属有机材料以制备可以作相变材料使用的化合物，制备工艺简单、易操作，并进一步拓展该相变材料应用的广度和深度。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低温相变化合物，所述化合物的化学式为C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75。
进一步地，所述化合物的结构单元为：在296K温度下，晶体属正交晶系，空间群为Pnma；在133K温度下，晶体为正交晶系，空间群为P212121。
本发明进一步提出了所述低温相变化合物的制备方法，步骤如下：在常温下，将含Zn2+的可溶性化合物与三乙烯二胺衍生物分别放入烧杯中，缓慢加入蒸馏水搅拌溶解，然后再将两烧杯溶液相互融合，搅拌均匀后，在室温下静置一段时间，缓慢挥发溶液结晶自组装制得所述具有低温相变性质的化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75。
作为优选，所述三乙烯二胺衍生物为二溴化N，N-二异丙基三乙烯二胺。
作为优选，所述含Zn2+的可溶性化合物为含Zn2+的可溶性盐酸盐。
作为优选，所述含Zn2+的可溶性化合物与三乙烯二胺衍生物的摩尔比为1：1–3。
优选地，本发明提供了一种具体的所述低温相变化合物的制备方法：在常温下，将10mmol含Zn2+的可溶性化合物与10mmol三乙烯二胺衍生物分别放入烧杯中，缓慢加入5–10mL蒸馏水搅拌溶解，然后再将两烧杯溶液相互融合，搅拌均匀后，在室温下静置一段时间，即得到所述具有低温相变性质的化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75。
本发明还提出了所述的低温相变化合物在纺织服装、温室种植、建筑行业领域中的应用。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的低温相变化合物，不易溶于一般的溶剂，热分解温度点相对较高，晶体颗粒均匀；
(2)本发明提供的制备方法是在室温条件下，通过溶液自然挥发溶剂自组装合成，材料结构稳定性较高，且本化合物的结构可控性较强、产率高以及重复性好，制备方法简单，易操作，所采用的原料来源充足、生产成本低；
(3)本发明提出的低温相变化合物，在纺织服装、温室种植、建筑行业等领域都具有很大潜力的应用。
附图说明
图1为实施例1中化学物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75晶胞在不同温度(296K图1a和133K图1b)下的变化图；
图2为实施例1中化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75在不同温度下单胞长度参数变化图；
图3为实施例1中化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75的红外谱图；
图4为实施例1中化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75的粉末PXRD衍射图；
图5为实施例1中化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75的热重TGA和差热DTA分析图；
图6为实施例1中化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75的差示扫描量热DSC分析图；
图7为实施例1中化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75的在1MHz下的介电扫描图；
图8为本发明化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75的合成路线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步解释说明。图8为本发明化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75的合成路线图。实施例1-4依据此合成路线制备低温相变化合物。
实施例1
室温时，将10mmolZnCl2·3H2O和10mmol三乙烯二胺衍生物分别在5mL蒸馏水中充分搅拌混合，然后将两溶液充分混合后，通过静置，溶剂缓慢挥发自结晶得一种具有低温相变性质的化合物。
实施例2
室温时，将10mmolZnCl2·3H2O和30mmol三乙烯二胺衍生物分别在5mL蒸馏水中充分搅拌混合，然后将两溶液充分混合后，通过静置，溶剂缓慢挥发自结晶得一种具有低温相变性质的化合物。
实施例3
室温时，将10mmolZnCl2·3H2O和20mmol三乙烯二胺衍生物分别在10mL蒸馏水中充分搅拌混合，然后将两溶液充分混合后，通过静置，溶剂缓慢挥发自结晶得一种具有低温相变性质的化合物。
实施例4
室温时，将10mmolZnCl2·3H2O和10mmol三乙烯二胺衍生物分别在10mL蒸馏水中充分搅拌混合，然后将两溶液充分混合后，通过静置，溶剂缓慢挥发自结晶得一种具有低温相变性质的化合物。
对实施例1所制备的相变化合物晶体进行分析，在显微镜下选取合适大小的单晶，室温时用经石墨单色化的MoKα射线在BrukerApexIICCD衍射仪上测定单晶的X射线衍射结构，该相变化合物的晶体学参数结果见表1。用SADABS方法进行半经验吸收校正，晶胞参数用最小二乘法确定，数据还原和结构解析分别使用SAINT和SHELXL程序包完成，所有非氢原子用全矩阵最小二乘法进行各向异性精修，化合物的单胞变化如图1所示。在296K条件下(图1a)，Zn离子处于扭曲的四面体构型中，且在其单胞构型中存在一个镜面；当温度下降到133K时(图1b)，这种镜面消失，三乙烯二胺衍生物环发生了扭曲。
表1化合物的晶体学数据
图2化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75在不同温度下单胞长度参数变化图：从160K到300K温度扫描中，发现在230K左右，单胞参数a,b数值发生了很大的变化，说明在230K左右，化合物发生了相变变化。
对实施例1中的化合物的红外光谱表征，如图3所示。在1193cm-1处，有一个强烈的吸收峰，是三乙烯二胺衍生物上C–N键的吸收峰；在1435cm-1有一个强烈的吸收峰，是C-C单键的弯曲振动吸收峰；在3040cm-1处，是C-H键的伸缩振动峰。
图4为对实施例1中的化合物的PXRD分析表征，从粉末PXRD衍射图可以看出，模拟衍射峰与实际实验测得衍射峰对比的很好，说明了化合物有着很高的相纯度。
图5为对实施例1中的化合物的热重和差热分析表征，从热重分析中可以看出，化合物有着很高的稳定性。从差热分析中可以看出，在250℃有一个吸热峰，为化合物熔点，之后晶体分解；在400℃有个一吸热峰，为化合物的坍塌点，这与热重分析结果吻合。
采用差示扫描量热分析对实施例1中的化合物进行相变性能研究，具体步骤如下：称取这种化合物22.8mg，然后在Perkin-ElmerDiamondDSC测试仪上，在升降温为5K/min的速率下进行测试，这种化合物的DSC扫描图如图6所示。从图6中发现，在降温在235.2K时，有着明显的放热峰，在升温为243.6K时，有着明显的吸热峰，说明此化合物发生的相变为一阶相变。在计算后发现升温时有着ΔSh＝1.460×10-3J/(g·K)＝0.673J/(K·mol)的熵变；在降温时，有着ΔSc＝1.536×10-3J/(g·K)＝0.708J/(K·mol)的熵变。
采用介电扫描对实施例1中的化合物进行相变性能研究，具体步骤如下：选取这种化合物适量的样品，在压片机上加工为厚度为0.6mm的原形待测样品，在压片的上下两侧，涂上导电银胶，然后在TonghuiTH2828A介电测试仪上进行测试。我们对得到的这种化合物研究发现：在1MHz扫描频率下，发现在235K左右，有着明显的介电异样，该化合物的介电扫描结果如图7所示。
以上描述是用于实施本发明的一些最佳模式和其他实施方式，只是对本发明的技术构思起到说明示例作用，并不能以此限制本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明技术方案的精神和范围内，进行修改和等同替换，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低温相变化合物，其特征在于：所述化合物的化学式为C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75。
2.根据权利要求1所述的低温相变化合物，其特征在于：所述化合物的结构单元为：在296K温度下，晶体属正交晶系，空间群为Pnma；在133K温度下，晶体为正交晶系，空间群为P212121。
3.一种根据权利要求1或2所述的低温相变化合物的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：在常温下，将含Zn2+的可溶性化合物与三乙烯二胺衍生物分别放入烧杯中，缓慢加入蒸馏水搅拌溶解，然后再将两烧杯溶液相互融合，搅拌均匀后，在室温下静置一段时间，即得到所述具有低温相变性质的化合物C12H26N2·ZnBr1.25Cl2.75。
4.根据权利要求3所述的低温相变化合物的制备方法，其特征在于：所述三乙烯二胺衍生物为二溴化N，N-二异丙基三乙烯二胺。
5.根据权利要求3所述的低温相变化合物的制备方法，其特征在于：所述含Zn2+的可溶性化合物为含Zn2+的可溶性盐酸盐。
6.根据权利要求3-5任一项所述的低温相变化合物的制备方法，其特征在于：所述含Zn2+的可溶性化合物与三乙烯二胺衍生物的摩尔比为1：1–3。
7.根据权利要求3-5任一项所述的低温相变化合物的制备方法，其特征在于：所述含Zn2+的可溶性化合物与三乙烯二胺衍生物的物质的量分别为10mmol，溶解两种物质的溶剂水的体积分别为5–10mL。
8.一种根据权利要求1或2所述的低温相变化合物在纺织服装、温室种植、建筑行业领域中的应用。
CN201610196597.0A 2016-03-31 2016-03-31 一种低温相变化合物、制备方法及其应用 Pending CN105754557A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610196597.0A CN105754557A (zh) 2016-03-31 2016-03-31 一种低温相变化合物、制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610196597.0A CN105754557A (zh) 2016-03-31 2016-03-31 一种低温相变化合物、制备方法及其应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105754557A true CN105754557A (zh) 2016-07-13

Family

ID=56345957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610196597.0A Pending CN105754557A (zh) 2016-03-31 2016-03-31 一种低温相变化合物、制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105754557A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108794465A (zh) * 2018-07-24 2018-11-13 江苏科技大学 基于1-异丙基-1-氮杂二环[2．2．2]辛烷的氯化锰荧光化合物及其制备和应用
CN109369691A (zh) * 2018-11-15 2019-02-22 江苏科技大学 一种高温相变化合物及其制备方法和应用
CN110105866A (zh) * 2019-05-17 2019-08-09 德鹿新材料技术(上海)有限公司 一种新型的减震降噪阻尼涂料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104610309A (zh) * 2015-02-02 2015-05-13 江苏科技大学 一种具有铁电性质的配位聚合物和制备方法及其应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104610309A (zh) * 2015-02-02 2015-05-13 江苏科技大学 一种具有铁电性质的配位聚合物和制备方法及其应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUANG DENG-DENG,ET AL.,: "Hydrothermal Syntheses, Crystal Structures,TGA and Electrochemistry Properties of Two Metal-organic Coordination Compounds Based on 4-((1H-1,2,4-triazol-1-yl)methyl)-[1,1-biphenyl]-2-carbonitril", 《CHINESE J. STRUCT. CHEM.》 *
LI-ZHUANG CHEN,ET AL.,: "Ssupporting Information for Novel pure Pnma–P212121 ferroelastic phase transition of 1,4-diisopropyl-1,4-diazonia-bicyclo-[2.2.2]octanetetra-chlorobromo-M(II) (M=Mn and Co)", 《RSC ADVANCES》 *
WANG FANG-MING,ET AL.,: "Syntheses and Crystal Structures of Pyridyl Substituted Dibenzo[b,e]-[1,4]diazepin-1-one Derivatives", 《CHINESE J. STRUCT. CHEM.》 *
黄登登: "DABCO系列衍生物合成、表征及其相变性质研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108794465A (zh) * 2018-07-24 2018-11-13 江苏科技大学 基于1-异丙基-1-氮杂二环[2．2．2]辛烷的氯化锰荧光化合物及其制备和应用
CN109369691A (zh) * 2018-11-15 2019-02-22 江苏科技大学 一种高温相变化合物及其制备方法和应用
CN109369691B (zh) * 2018-11-15 2021-02-26 江苏科技大学 一种高温相变化合物及其制备方法和应用
CN110105866A (zh) * 2019-05-17 2019-08-09 德鹿新材料技术(上海)有限公司 一种新型的减震降噪阻尼涂料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shao et al. Luminescent switching and structural transition through multiple external stimuli based on organic molecular polymorphs
CN105837580B (zh) 一种一维链状低温相变化合物、制备方法及其应用
CN106867503B (zh) 碘化亚铜/三(4-氯苯基)膦构筑的可逆力/热/溶剂多重刺激响应材料及其制备方法
CN106146520B (zh) 一种高介电常数、低介电损耗低温相变化合物制备方法及其应用
Deng et al. Reversible shrinkage and expansion of a blue photofluorescent cadmium coordination polymer and in situ tetrazole ligand synthesis
WO2013033922A1 (zh) 金属镍-咪唑手性纳米笼配合物及其制备方法
CN105754557A (zh) 一种低温相变化合物、制备方法及其应用
CN105111458A (zh) 一种卤化锌三联吡啶配位聚合物多功能材料及其制备方法
CN102942580A (zh) 5-甲基间苯二甲酸锌配合物及其制备方法
CN105837581A (zh) 一种含六氟磷酸根的低温相变化合物、制备方法及其应用
Zhang et al. Competitive Dual-Emission-Induced Thermochromic Luminescence in Organic–Metal Halides
CN105646195A (zh) 一种芬布芬药物共晶及其制备方法
CN106083851B (zh) 一种具有低温相变的金属铅配位化合物、制备方法及其应用
Fujii et al. Metastable polymorphic form of isopropylbenzophenone derivative directly obtained by the solid-state photoreaction investigated by ab initio powder X-ray diffraction analysis
CN102153591B (zh) 2-(1h-四唑-5-甲基)吡啶和5-硝基间苯二甲酸混合配体锰(ii)配合物及制备方法与应用
CN104130292A (zh) 一种带双核结构的三维配位聚合物及其制备方法
CN104356148A (zh) 间苯双三唑Cu-硝酸配合物及其制备方法与应用
Zhang et al. Reversible color changes of chiral double salts of d-(+)-camphoric diammonium and transition-metal sulfates via gain and loss of crystalline and coordination water molecules
Yang et al. A 2D nickel-based energetic MOFs incorporating 3, 5-diamino-1, 2, 4-triazole and malonic acid: Synthesis, crystal structure and thermochemical study
CN109369691B (zh) 一种高温相变化合物及其制备方法和应用
CN104356149A (zh) 间苯双三唑Cu-次氯酸配合物及其制备方法与应用
CN104370944A (zh) 间苯双三唑Cu-硼酸配合物及其制备方法与应用
CN106083904B (zh) 一种含钙的具有低温相变的配位化合物、制备方法及其应用
CN105669727B (zh) 基于偶氮苯‑2,2’‑二氯‑4,4’‑二羧酸的镉(ii)配合物制备方法与应用
Xiao et al. A new acentric Cd (II) metal-organic framework with 2-fold pillar-layered structure based on symmetrical flexible ligands

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160713

RJ01 Rejection of invention patent application after publication