CN110484213B - 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110484213B CN110484213B CN201910762580.0A CN201910762580A CN110484213B CN 110484213 B CN110484213 B CN 110484213B CN 201910762580 A CN201910762580 A CN 201910762580A CN 110484213 B CN110484213 B CN 110484213B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mof
- phase change
- change material
- composite phase
- based composite
- 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.)
- Active
Links
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 23
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 65
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 claims description 139
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 55
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 43
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 36
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 31
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 22
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000013148 Cu-BTC MOF Substances 0.000 claims description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- NOSIKKRVQUQXEJ-UHFFFAOYSA-H tricopper;benzene-1,3,5-tricarboxylate Chemical compound [Cu+2].[Cu+2].[Cu+2].[O-]C(=O)C1=CC(C([O-])=O)=CC(C([O-])=O)=C1.[O-]C(=O)C1=CC(C([O-])=O)=CC(C([O-])=O)=C1 NOSIKKRVQUQXEJ-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 15
- 239000013206 MIL-53 Substances 0.000 claims description 14
- 239000013132 MOF-5 Substances 0.000 claims description 14
- 239000013207 UiO-66 Substances 0.000 claims description 14
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 14
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QMKYBPDZANOJGF-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(C(O)=O)=CC(C(O)=O)=C1 QMKYBPDZANOJGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010413 mother solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims description 7
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000013110 organic ligand Substances 0.000 claims description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- GPNNOCMCNFXRAO-UHFFFAOYSA-N 2-aminoterephthalic acid Chemical compound NC1=CC(C(O)=O)=CC=C1C(O)=O GPNNOCMCNFXRAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 4
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- YDSWCNNOKPMOTP-UHFFFAOYSA-N mellitic acid Chemical compound OC(=O)C1=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C(C(O)=O)C(C(O)=O)=C1C(O)=O YDSWCNNOKPMOTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000006262 metallic foam Substances 0.000 claims description 4
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N octadecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCO GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RZJRJXONCZWCBN-UHFFFAOYSA-N octadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC RZJRJXONCZWCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CYIDZMCFTVVTJO-UHFFFAOYSA-N pyromellitic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(C(O)=O)=C(C(O)=O)C=C1C(O)=O CYIDZMCFTVVTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N titanium nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Ti](O[N+]([O-])=O)(O[N+]([O-])=O)O[N+]([O-])=O QDZRBIRIPNZRSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000428 triblock copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N zirconium nitrate Chemical compound [Zr+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- RAADBCJYJHQQBI-UHFFFAOYSA-N 2-sulfoterephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C(S(O)(=O)=O)=C1 RAADBCJYJHQQBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DUFCMRCMPHIFTR-UHFFFAOYSA-N 5-(dimethylsulfamoyl)-2-methylfuran-3-carboxylic acid Chemical compound CN(C)S(=O)(=O)C1=CC(C(O)=O)=C(C)O1 DUFCMRCMPHIFTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 claims description 2
- 229910021555 Chromium Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M acetyloxyaluminum;dihydrate Chemical compound O.O.CC(=O)O[Al] HDYRYUINDGQKMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 229940009827 aluminum acetate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- WYYQVWLEPYFFLP-UHFFFAOYSA-K chromium(3+);triacetate Chemical compound [Cr+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O WYYQVWLEPYFFLP-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H chromium(III) sulfate Chemical compound [Cr+3].[Cr+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 claims description 2
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K iron(3+);triacetate Chemical compound [Fe+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 claims description 2
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 claims description 2
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 claims description 2
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QUMITRDILMWWBC-UHFFFAOYSA-N nitroterephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C([N+]([O-])=O)=C1 QUMITRDILMWWBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940038384 octadecane Drugs 0.000 claims description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L oxygen(2-);titanium(4+);sulfate Chemical compound [O-2].[Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 2
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QCDYQQDYXPDABM-UHFFFAOYSA-N phloroglucinol Chemical compound OC1=CC(O)=CC(O)=C1 QCDYQQDYXPDABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960001553 phloroglucinol Drugs 0.000 claims description 2
- BTQAJGSMXCDDAJ-UHFFFAOYSA-N phloroglucinol aldehyde Natural products OC1=CC(O)=C(C=O)C(O)=C1 BTQAJGSMXCDDAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910000348 titanium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 claims description 2
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000368 zinc sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229960001763 zinc sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrachloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- ZXAUZSQITFJWPS-UHFFFAOYSA-J zirconium(4+);disulfate Chemical compound [Zr+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZXAUZSQITFJWPS-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 12
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 10
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 3
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 3
- XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 1-(1-adamantyl)-3-aminothiourea Chemical compound C1C(C2)CC3CC2CC1(NC(=S)NN)C3 XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 3-methylcyclohex-2-en-1-ol Chemical compound CC1=CC(O)CCC1 XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N Poloxamer Chemical compound C1CO1.CC1CO1 RVGRUAULSDPKGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910007932 ZrCl4 Inorganic materials 0.000 description 2
- GVHCUJZTWMCYJM-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);trinitrate;nonahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GVHCUJZTWMCYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- ZBYYWKJVSFHYJL-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+);diacetate;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O ZBYYWKJVSFHYJL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229960000502 poloxamer Drugs 0.000 description 2
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 description 2
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000013309 porous organic framework Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
- C08G83/008—Supramolecular polymers
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明实施例涉及一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用，该定型MOF基复合相变材料，包括MOF基载体和负载在MOF基载体上的有机相变芯材，其中：所述MOF基载体包括泡沫金属和覆盖在泡沫金属表面的MOF。所得定型MOF基复合相变材料通过控制泡沫金属的形状、大小从而使所得定型MOF基复合相变材料具有泡沫金属的形状、大小，并且使用泡沫金属作为定型MOF基复合相变材料中的一部分，由于泡沫金属本身具有较高热导率，所以也能增强复合相变材料的热导率。
Description
技术领域
本发明涉及复合相变材料领域，具体涉及一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用。
背景技术
面对日益严重的能源危机与环境危机，发展高效的能源储存与转换技术显得尤为重要，复合相变材料在解决能量供给与输送、能源转换方面越来越引起人们的关注。复合相变材料除了利用相变过程中吸收和释放大量的热量实现能量的输入输出等传统应用外，在诸如光热转换、电热转换、磁热转换、热疗方面等创新应用中也得到了发展。
但相变材料在相变过程中存在泄露的问题，为了解决泄露问题，二氧化硅分子筛、高岭土等相变载体被用来制备定型复合相变材料。金属有机骨架(MOF)作为一种新兴的多孔有机骨架在催化、能源存储、气体分离等领域有着举足轻重的地位，MOF的三维有序的互通结构、可调的孔径、可修饰的孔道、超高的孔隙率和超大的比表面积使得其可以作为一种理想的载体来负载相变材料。
但是，MOF易成粉状、不易成型以及热导率很低的特性极大地限制了其在相变材料中的应用。虽然通过在MOF中添加石墨烯、碳纳米管等导热材料可以提高复合相变材料的热导率，但仍然无法改变其粉末状结构，并且加入这些导热材料的成本也较高。因此，合成具有规则形状的MOF基复合相变材料以及能够低成本地提高MOF基复合相变材料的热导率的问题急需突破。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
发明目的
本发明的目的在于提供一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用，该定型MOF基复合相变材料选择泡沫金属作为基体，使MOF覆盖在泡沫金属表面获得MOF基载体，再用该MOF基载体负载有机相变芯材，所得定型MOF基复合相变材料通过控制泡沫金属的形状、大小从而使所得定型MOF基复合相变材料具有泡沫金属的形状、大小，并且使用泡沫金属作为定型MOF基复合相变材料中的一部分，由于泡沫金属本身具有较高热导率，所以也能增强复合相变材料的热导率。该制备方法通过在泡沫金属上生长MOF的方式，有效地克服了MOF材料不易成型的缺点、并同时低成本地提高了MOF基复合相变材料的热导率。
解决方案
一种定型MOF基复合相变材料，包括MOF基载体和负载在MOF基载体上的有机相变芯材，其中：所述MOF基载体包括泡沫金属和覆盖在泡沫金属表面的MOF。
上述定型MOF基复合相变材料，所述泡沫金属包括泡沫镍、泡沫铝或泡沫铜的一种或多种；可选的为泡沫铜。
上述定型MOF基复合相变材料，有机相变芯材包括：十八醇、十八烷、十八酸、石蜡、聚乙二醇、季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基丙烷中的一种或多种。
上述定型MOF基复合相变材料，MOF包括Cu-BTC、Cr-MIL-101-NH2、MOF-5、UIO-66、Al-MIL-53、ZIF-67中的一种或多种。
上述定型MOF基复合相变材料，所述MOF基载体中，泡沫金属表面完整地被MOF覆盖。
上述定型MOF基复合相变材料，MOF基载体和有机相变芯材溶液中有机相变芯材的质量比为5:3-10；可选地MOF基载体与有机相变芯材PEG2000的质量比为5:4。
上述定型MOF基复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：
将有机配体、可溶性金属盐以及如需必要的添加剂充分均匀地溶解在溶剂中获得MOF反应液；然后将MOF反应液进行反应，反应产物经过分离、洗涤、干燥后得到MOF基体，将MOF基体溶于溶剂中得到MOF母液备用；
预热泡沫金属并保持该温度，以泡沫金属作为MOF生长的基底，滴加配制的MOF母液将泡沫金属表面覆盖，然后让MOF母液的溶剂蒸发，用有机溶剂洗去结合不牢固的MOF，得到泡沫金属基体；将所得泡沫金属基体置于足量与上述MOF反应液相同组成的MOF生长液中进行反应，然后洗涤、干燥，得到MOF基载体；
将有机相变芯材溶解于溶剂中获得有机相变芯材溶液，将MOF基载体放入该有机相变芯材溶液中，然后干燥得到MOF基复合相变材料。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述泡沫金属基体在置于MOF生长液中进行反应前，使泡沫金属表面完整地被MOF覆盖。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述有机配体包括：对苯二甲酸、邻苯二甲酸、均苯三甲酸，均苯四甲酸，苯六甲酸、2-磺酸基对苯二甲酸、2-硝基对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、1,1':4',1”-苯基-4,4”-二甲酸、1,1'-二苯基-4,4'-二甲酸、2-甲基咪唑中的一种或多种。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述可溶性金属盐包括：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、硫酸钛中的一种或多种。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述的添加剂包括：氢氟酸、氢氧化钠、甲酸、醋酸、苯甲酸、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、间苯三酚/甲醛和三嵌段共聚物、三乙胺、甲醇中的一种或多种。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，滴加配制的MOF母液将泡沫金属表面覆盖，然后让MOF母液的溶剂蒸发，用有机溶剂洗去结合不牢固的MOF，得到泡沫金属基体的步骤包括：滴加配制的MOF母液至MOF母液将泡沫金属表面完全覆盖，然后让MOF母液的溶剂完全蒸发，多次重复滴加MOF母液和溶剂蒸发的过程，再用有机溶剂洗去结合不牢固的MOF，之后多次重复上述滴加MOF母液、溶剂蒸发和有机溶剂洗的过程，直至得到泡沫金属表面完整地被MOF覆盖的泡沫金属基体。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，MOF基载体和有机相变芯材溶液中有机相变芯材的质量比为5:3-10；可选地MOF基载体与PEG2000的质量比为5:4。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，制备MOF母液时，所用溶剂为水，MOF基体和水的摩尔比为1：10-40；可选地为1：20-30；进一步可选地为1：25。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，预热泡沫金属的温度为95-105℃。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，MOF反应液进行反应的温度为25-100℃。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，将所得泡沫金属基体置于MOF生长液中进行反应的温度为25-100℃。
上述制备方法在另一种可能的实现方式中，泡沫金属在预热使用前经过处理，所述处理包括：将泡沫金属清洗、干燥后得到MOF可以生长的基底的步骤；可选地，清洗为分别依次浸没在丙酮、甲醇、去离子水中超声清洗。
上述定型MOF基复合相变材料在能量储存与释放中的应用。
有益效果
1)本发明定型MOF基复合相变材料选择泡沫金属作为基体，使MOF覆盖在泡沫金属表面获得MOF基载体，再用该MOF基载体负载有机相变芯材，所得定型MOF基复合相变材料通过控制泡沫金属的形状、大小从而使所得定型MOF基复合相变材料具有泡沫金属的形状、大小，并且使用泡沫金属作为定型MOF基复合相变材料中的一部分，由于泡沫金属本身具有较高热导率，所以也能增强复合相变材料的热导率。
2)本发明制备方法中通过选择泡沫镍、泡沫铝和泡沫铜可以更有效解决定型MOF基复合相变材料热导率低的问题；更进一步地，泡沫铜相对于泡沫镍和泡沫铝来说，成本更低，导热性能更好，用于相变材料的基体材料，具有更好的热量传输能力。
3)通过确定MOF基载体所封装的相变材料的含量，使得封装的相变芯材无泄漏。
4)本发明中开发了一种简便的定型MOF基复合相变材料的制备方法；该制备方法将形成的MOF基底作为形核位点，加入配体和金属离子，通过在泡沫金属上生长MOF的方式可以克服了MOF作为相变材料载体不易成型的缺点，通过控制泡沫金属的形状、大小从而使所得MOF基复合相变材料具有泡沫金属的形状、大小；该制备方法中使用泡沫金属作为定型MOF基复合相变材料中的一部分，用于增强复合相变材料的热导率，由于泡沫金属本身具有较高热导率，所以也能增强复合相变材料的热导率；并且该制备方法应用广泛，原料廉价易得，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1所得定型MOF基复合相变材料的差示扫描量热(DSC)曲线，其中：上方的线条表示复合相变材料的放热曲线、下方的线条表示复合相变材料的吸热曲线；
图2为本发明实施例1所得定型MOF基复合相变材料在2微米尺度下扫描电子显微镜(SEM)图，其表明相变材料成功负载于载体材料中；
图3为本发明实施例1所得定型MOF基复合相变材料的在20微米尺度下扫描电子显微镜(SEM)图，其表明相变材料成功负载于载体材料中。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实施例中，对于本领域技术人员熟知的原料、元件、方法、手段等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明中，对泡沫金属的形状、大小不做特别限定，本领域技术人员可根据本发明的发明目的和应用需求调整其形状或相应大小。
本发明中，对泡沫金属的孔径不做特别限定，本领域技术人员可根据本发明的发明目的和应用需求选择泡沫金属的孔径。以下实施例中对泡沫铜孔径的说明仅是对选取的泡沫铜的一种客观描述，500目铜筛是指平均孔径大小为500目的泡沫铜。
本发明中，特定添加剂的作用是体现在MOF制备、生长过程中的，有些MOF的制备、生长需要在一定条件下，例如碱性条件(如通过提供实施例1中的氢氧化钠来实现)或酸性条件(如通过提供实施例3中的冰醋酸来实现)下，而有些MOF则不需要，根据所要制备的MOF来确定添加剂的添加与否以及添加量的多少。
本发明中，有机配体、可溶性金属盐以及特定添加剂的三者添加比例要根据所制备的MOF来确定。
本发明中，MOF反应液的组成与MOF生长液的组成相同，在物质数值上既包括完全相同，也包括在本领域技术人员的理解中合理的波动范围，包括：±3％之内，±1％之内或±0.5％之内。
本发明中，判断MOF生长液是否足量可以采用简单的方式，即：将所得泡沫金属基体置于MOF生长液中进行反应，不仅在泡沫金属基体上有MOF生长，在MOF生长液中也会有多余的MOF生成。
实施案例1
Cu-BTC基复合相变材料
1)选取体积2cm×2cm×1mm的500目铜筛，将铜筛分别依次浸没在丙酮、甲醇、去离子水中超声30min，每次在鼓风烘箱中60℃干燥，得到Cu-BTC生长的基底；
2)将7.021g的硝酸铜和3.063g的均苯三甲酸充分溶解在25mL水和25mL的乙醇的混合溶液中，在室温条件下剧烈搅拌30min获得均匀的溶液，然后将其移入反应釜中，放入烘箱中95℃下反应15h，反应产物经过离心洗涤后，放入烘箱中在80℃下干燥8h后得到Cu-BTC，将干燥后的Cu-BTC溶于水中得到Cu-BTC母液，其中干燥后的Cu-BTC粉末和水的摩尔比为1：25。
3)将步骤1)中的铜筛在100℃预热10min，在该温度下，将步骤2)中配制的Cu-BTC母液逐滴滴到铜筛的表面直至完全覆盖整个表面，然后继续在这个温度下干燥15min除去Cu-BTC母液中的溶剂，重复三轮母液滴加和除去溶剂的过程，再用乙醇洗涤该样品并超声1min，再重复四轮母液滴加、除去溶剂和超声洗涤的整个过程直至铜筛表面完整地被Cu-BTC覆盖。将上述制成的铜筛基体放入含有7.021g的硝酸铜和3.063g的均苯三甲酸的25mL水和25mL的乙醇的混合溶液中，移入反应釜放入烘箱中95℃反应15h，然后缓慢冷却至室温，洗涤后，80℃干燥24h，得到最终的用于负载有机相变材料的Cu-BTC基载体。
4)将0.5g PEG2000溶于50mL无水乙醇，60℃加热搅拌至完全溶解，将步骤3)中的0.4g Cu-BTC基载体放入上述溶液中，然后放入烘箱中80℃干燥8h，最终得到Cu-BTC基复合相变材料。
本实施例1所得Cu-BTC基复合相变材料的差示扫描量热(DSC)曲线、2微米尺度下扫描电子显微镜(SEM)图、2微米尺度下扫描电子显微镜(SEM)图分别如图1-图3所示。如图1中所示，在较低温度如20-40℃下该复合相变材料释放出热量，在较高温度如50-70℃下该复合相变材料吸收热量，表明相变材料成功负载于载体材料中。并且，从图2-图3中也可以直观的看到相变材料成功负载于载体材料中。
实施案例2
Cr-MIL-101-NH2基复合相变材料
1)选取体积2cm×2cm×1mm的500目铜筛，将铜筛分别依次浸没在丙酮、甲醇、去离子水中超声30min，每次在鼓风烘箱中60℃干燥，得到Cr-MIL-101-NH2生长的基底；
2)将3.2g的2-氨基对苯二甲酸和3.2g的九水合硝酸铬充分溶解在60mL去离子水中，加入0.8g的氢氧化钠后在室温条件下剧烈搅拌30min获得均匀的溶液，然后将其移入反应釜中，放入烘箱中150℃下反应12h，反应产物经过离心洗涤后，放入烘箱中在80℃下干燥8h后得到Cr-MIL-101-NH2，将干燥后的Cr-MIL-101-NH2溶于水中得到Cr-MIL-101-NH2母液，其中干燥后的Cr-MIL-101-NH2粉末和水的摩尔比为1：25。
3)将步骤1)中的铜筛在100℃预热10min，在该温度下，将步骤2)中配制的Cr-MIL-101-NH2母液逐滴滴到铜筛的表面直至完全覆盖整个表面，然后继续在这个温度下干燥15min除去Cr-MIL-101-NH2母液中的溶剂，重复三轮母液滴加和除去溶剂的过程，再用乙醇洗涤该样品并超声1min，再重复四轮母液滴加、除去溶剂和超声洗涤的整个过程直至铜筛表面完整地被Cr-MIL-101-NH2覆盖。将上述制成的铜筛基体放入含有5.3g的2-氨基对苯二甲酸、5.3g的九水合硝酸铬和1.3g的氢氧化钠的100mL均匀去离子水溶液中，移入反应釜放入烘箱中150℃反应12h，然后缓慢冷却至室温，洗涤后，60℃干燥48h，得到最终的用于负载有机相变材料的Cr-MIL-101-NH2基载体。
4)将0.5g PEG2000溶于50mL无水乙醇，60℃加热搅拌至完全溶解，将步骤3)中的0.4g Cr-MIL-101-NH2基载体放入上述溶液中，然后放入烘箱中80℃干燥8h，最终得到Cr-MIL-101-NH2基复合相变材料。
实施案例3
MOF-5基复合相变材料
1)选取体积2cm×2cm×1mm的500目铜筛，将铜筛分别依次浸没在丙酮、甲醇、去离子水中超声30min，每次在鼓风烘箱中60℃干燥，得到MOF-5生长的基底；
2)将0.69g的对苯二甲酸和3.41g的六水合硝酸锌充分溶解在100mL DMF中，在室温条件下剧烈搅拌30min获得均匀的溶液，然后将其移入反应釜中，放入烘箱中100℃下反应18h，反应产物经过离心洗涤后，放入烘箱中在80℃下干燥8h后得到MOF-5，将干燥后的MOF-5溶于水中得到MOF-5母液，其中干燥后的MOF-5粉末和水的摩尔比为1：25。
3)将步骤1)中经过处理的铜筛在100℃预热10min，在该温度下，将步骤2)中配制的MOF-5母液逐滴滴到铜筛的表面直至完全覆盖整个表面，然后继续在这个温度下干燥15min除去MOF-5母液中的溶剂，重复三轮母液滴加和除去溶剂的过程，再用乙醇洗涤该样品并超声1min，再重复四轮母液滴加、除去溶剂和超声洗涤的整个过程直至铜筛表面完整地被MOF-5覆盖。将上述制成的铜筛基体放入含有0.69g的对苯二甲酸和3.41g的六水合硝酸锌的100mL均匀DMF溶液中，移入反应釜放入烘箱中100℃反应18h，然后缓慢冷却至室温，洗涤后，80℃干燥48h，得到最终的用于负载有机相变材料的MOF-5基载体。
4)将0.5g PEG2000溶于50mL无水乙醇，60℃加热搅拌至完全溶解，将步骤3)中的0.4g MOF-5基载体放入上述溶液中，然后放入烘箱中80℃干燥8h，最终得到MOF-5基复合相变材料。
实施案例4
UIO-66基复合相变材料
1)选取体积2cm×2cm×1mm的500目铜筛，将铜筛分别依次浸没在丙酮、甲醇、去离子水中超声30min，每次在鼓风烘箱中60℃干燥，得到UIO-66生长的基底；
2)将2.85mL的冰醋酸和0.4g的ZrCl4充分溶解在75mL DMF中，0.285g的对苯二甲酸溶解在25mL DMF中，分别在室温条件下剧烈搅拌30min获得均匀的溶液，将上述溶液混合后移入反应釜，放入烘箱中120℃反应24h，反应产物经过离心洗涤后，放入真空干燥箱中在80℃下干燥24h后得到UIO-66，将干燥后的UIO-66溶于水中得到UIO-66母液，其中干燥后的UIO-66粉末和水的摩尔比为1：25。
3)将步骤1)中经过处理的铜筛在100℃预热10min，在该温度下，将步骤2)中配制的UIO-66母液逐滴滴到铜筛的表面直至完全覆盖整个表面，然后继续在这个温度下干燥15min除去UIO-66母液中的溶剂，重复三轮母液滴加和除去溶剂的过程，再用乙醇洗涤该样品并超声1min，再重复四轮母液滴加、除去溶剂和超声洗涤的整个过程直至铜筛表面完整地被UIO-66覆盖。将上述制成的铜筛基体放入含有11.4mL的冰醋酸、1.14g的对苯二甲酸和1.6g的ZrCl4的100mL均匀DMF溶液中，移入反应釜放入烘箱中120℃反应24h，然后缓慢冷却至室温，洗涤后，80℃干燥24h，得到最终的用于负载有机相变材料的UIO-66基载体。
4)将0.5g PEG2000溶于50mL无水乙醇，60℃加热搅拌至完全溶解，将步骤3)中的0.4g UIO-66基载体放入上述溶液中，然后放入烘箱中80℃干燥8h，最终得到UIO-66基复合相变材料。
实施案例5
Al-MIL-53基复合相变材料
1)选取体积2cm×2cm×1mm的500目铜筛，将铜筛分别依次浸没在丙酮、甲醇、去离子水中超声30min，每次在鼓风烘箱中60℃干燥，得到Al-MIL-53生长的基底；
2)将0.533g的对苯二甲酸和0.787g的九水合硝酸铝充分溶解在50mL DMF中，加入0.64g的表面活性剂泊洛沙姆F127后在室温的条件下剧烈搅拌30min获得均匀的溶液，然后将其移入反应釜中，放入烘箱中120℃下反应36h，反应产物经过离心洗涤后，放入烘箱中在70℃下干燥12h后得到Al-MIL-53，将干燥后的Al-MIL-53溶于水中得到Al-MIL-53母液，其中干燥后的Al-MIL-53粉末和水的摩尔比为1：25。
3)将步骤1)中经过处理的铜筛在100℃预热10min，在该温度下，将步骤2)中配制的Al-MIL-53母液逐滴滴到铜筛的表面直至完全覆盖整个表面，然后继续在这个温度下干燥15min除去Al-MIL-53母液中的溶剂，重复三轮母液滴加和除去溶剂的过程，再用乙醇洗涤该样品并超声1min，再重复四轮母液滴加、除去溶剂和超声洗涤的整个过程直至铜筛表面完整地被Al-MIL-53覆盖。将上述制成的铜筛基体放入含有1.28g的表面活性剂泊洛沙姆F127、1.066g的对苯二甲酸和1.574g的九水合硝酸铝的100mL均匀DMF溶液中，移入反应釜放入烘箱中120℃反应36h，然后缓慢冷却至室温，洗涤后，70℃干燥12h，得到最终的用于负载有机相变材料的Al-MIL-53基载体。
4)将0.5g PEG2000溶于50mL无水乙醇，60℃加热搅拌至完全溶解，将步骤3)中的0.4g Al-MIL-53基载体放入上述溶液中，然后放入烘箱中80℃干燥8h，最终得到Al-MIL-53基复合相变材料。
实施案例6
ZIF-67基复合相变材料
1)选取体积2cm×2cm×1mm的500目铜筛，将铜筛分别依次浸没在丙酮、甲醇、去离子水中超声30min，每次在鼓风烘箱中60℃干燥，得到ZIF-67生长的基底；
2)将3.284g的2-甲基咪唑和3.321g的四水合醋酸钴充分溶解在125mL乙醇中，在室温条件下剧烈搅拌30min获得均匀的溶液，然后将其移入反应釜中，放入烘箱中120℃下反应72h，反应产物经过离心洗涤后，放入烘箱中在150℃下干燥8h后得到ZIF-67，将干燥后的ZIF-67溶于水中得到ZIF-67母液，其中干燥后的ZIF-67粉末和水的摩尔比为1：25。
3)将步骤1)中经过处理的铜筛在100℃预热10min，在该温度下，将步骤2)中配制的ZIF-67母液逐滴滴到铜筛的表面直至完全覆盖整个表面，然后继续在这个温度下干燥15min除去ZIF-67母液中的溶剂，重复三轮母液滴加和除去溶剂的过程，再用乙醇洗涤该样品并超声1min，再重复四轮母液滴加、除去溶剂和超声洗涤的整个过程直至铜筛表面完整地被ZIF-67覆盖。将上述制成的铜筛基体放入含有2.63g的2-甲基咪唑和2.66g的四水合醋酸钴的100mL均匀乙醇溶液中，移入反应釜放入烘箱中120℃反应72h，然后缓慢冷却至室温，洗涤后，150℃干燥8h，得到最终的用于负载有机相变材料的ZIF-67基载体。
4)将0.5g PEG2000溶于50mL无水乙醇，60℃加热搅拌至完全溶解，将步骤3)中的0.4g ZIF-67基载体放入上述溶液中，然后放入烘箱中80℃干燥8h，最终得到ZIF-67基复合相变材料。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (14)
1.一种定型MOF基复合相变材料，其特征在于：包括MOF基载体和负载在MOF基载体上的有机相变芯材，其中：所述MOF基载体包括泡沫金属和覆盖在泡沫金属表面的MOF。
2.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：所述泡沫金属包括泡沫镍、泡沫铝或泡沫铜的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：所述泡沫金属为泡沫铜。
4.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：有机相变芯材包括：十八醇、十八烷、十八酸、石蜡、聚乙二醇、季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基丙烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：所述MOF基载体中，泡沫金属表面完整地被MOF覆盖。
6.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：MOF包括Cu-BTC、Cr-MIL-101-NH2、MOF-5、UIO-66、Al-MIL-53、ZIF-67中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：MOF基载体和有机相变芯材溶液中有机相变芯材的质量比为5:3-10。
8.根据权利要求7所述的定型MOF基复合相变材料，其特征在于：MOF基载体与有机相变芯材PEG2000的质量比为5:4。
9.一种权利要求1-5之一所述的定型MOF基复合相变材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将有机配体、可溶性金属盐以及如需必要的添加剂充分均匀地溶解在溶剂中获得MOF反应液；然后将MOF反应液进行反应，反应产物经过分离、洗涤、干燥后得到MOF基体，将MOF基体溶于溶剂中得到MOF母液备用；
预热泡沫金属并保持预热温度，以泡沫金属作为MOF生长的基底，滴加配制的MOF母液将泡沫金属表面覆盖，然后让MOF母液的溶剂蒸发，用有机溶剂洗去结合不牢固的MOF，得到泡沫金属基体；将所得泡沫金属基体置于足量与所述MOF反应液相同组成的MOF生长液中进行反应，然后洗涤、干燥，得到MOF基载体；
将有机相变芯材溶解于溶剂中获得有机相变芯材溶液，将MOF基载体放入该有机相变芯材溶液中，然后干燥得到MOF基复合相变材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述有机配体包括：对苯二甲酸、邻苯二甲酸、均苯三甲酸，均苯四甲酸，苯六甲酸、2-磺酸基对苯二甲酸、2-硝基对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、1,1':4',1”-苯基-4,4”-二甲酸、1,1'-二苯基-4,4'-二甲酸中的一种或多种；
和/或，所述可溶性金属盐包括：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、硫酸钛中的一种或多种；
和/或，所述的添加剂包括：氢氟酸、氢氧化钠、甲酸、醋酸、苯甲酸、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、间苯三酚/甲醛和三嵌段共聚物、三乙胺、甲醇中的一种或多种。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：制备MOF母液时，所用溶剂为水，MOF基体和水的摩尔比为1：10-40；
和/或，预热泡沫金属的温度为95-105℃；
和/或，MOF反应液进行反应的温度为25-100℃；
和/或，将所得泡沫金属基体置于MOF生长液中进行反应的温度为25-100℃。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于：制备MOF母液时，MOF基体和水的摩尔比为1：20-30。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于：制备MOF母液时，MOF基体和水的摩尔比为1：25。
14.一种根据权利要求1-7之一所述的定型MOF基复合相变材料在能量储存与释放中的应用。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910762580.0A CN110484213B (zh) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
| PCT/CN2020/108939 WO2021031976A1 (zh) | 2019-08-19 | 2020-08-13 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910762580.0A CN110484213B (zh) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110484213A CN110484213A (zh) | 2019-11-22 |
| CN110484213B true CN110484213B (zh) | 2021-03-02 |
Family
ID=68551843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910762580.0A Active CN110484213B (zh) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110484213B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021031976A1 (zh) * | 2019-08-19 | 2021-02-25 | 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 |
| IT202000006250A1 (it) * | 2020-03-25 | 2021-09-25 | Groppalli S R L | Miscela inerte e suo uso come materiale a cambiamento di fase per applicazioni a bassa temperatura |
| CN111617771B (zh) * | 2020-05-20 | 2022-03-11 | 东南大学 | 复合金属材料催化剂的制备方法及在制备5-hmf应用 |
| CN111440597A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-07-24 | 中山大学 | 一种用于相变蓄冷的电沉积泡沫金属及其制备方法 |
| CN112920778A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-06-08 | 北京科技大学 | 一种多级孔金属有机骨架复合相变材料及其制备方法 |
| CN114479770B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-05-03 | 苏州荣格君新材料有限公司 | 一种光热相变储能材料及其制备方法和应用 |
| CN115058231B (zh) * | 2022-07-14 | 2023-08-18 | 塔里木大学 | 一种MOFs为载体的相变材料及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103756646A (zh) * | 2014-02-11 | 2014-04-30 | 北京科技大学 | 一种金属有机骨架基复合相变材料的制备方法 |
| CN104710965A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-06-17 | 北京科技大学 | 一种多级孔道碳基复合相变材料的制备方法 |
| CN105295848A (zh) * | 2015-05-25 | 2016-02-03 | 北京科技大学 | 一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法 |
| EP2998377A1 (fr) * | 2014-09-18 | 2016-03-23 | MOF Application Services | Utilisations de mof dans un systeme de refroidissement/chauffage par adsorption |
| US10040052B2 (en) * | 2016-02-18 | 2018-08-07 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Composite adsorbent for adsorption chiller |
| CN108624295A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-09 | 北京科技大学 | 一种多孔碳基电热复合相变材料的制备方法 |
| CN108997975A (zh) * | 2017-06-07 | 2018-12-14 | 桂林市庆通有色金属工艺材料开发有限公司 | 一种导热增强MOFs相变储能材料及其制备方法 |
| CN110117482A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-13 | 苏州科技大学 | 一种石墨烯基电热相变材料的制备方法 |
-
2019
- 2019-08-19 CN CN201910762580.0A patent/CN110484213B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103756646A (zh) * | 2014-02-11 | 2014-04-30 | 北京科技大学 | 一种金属有机骨架基复合相变材料的制备方法 |
| EP2998377A1 (fr) * | 2014-09-18 | 2016-03-23 | MOF Application Services | Utilisations de mof dans un systeme de refroidissement/chauffage par adsorption |
| CN104710965A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-06-17 | 北京科技大学 | 一种多级孔道碳基复合相变材料的制备方法 |
| CN105295848A (zh) * | 2015-05-25 | 2016-02-03 | 北京科技大学 | 一种金属有机凝胶基复合相变材料的制备方法 |
| US10040052B2 (en) * | 2016-02-18 | 2018-08-07 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Composite adsorbent for adsorption chiller |
| CN108997975A (zh) * | 2017-06-07 | 2018-12-14 | 桂林市庆通有色金属工艺材料开发有限公司 | 一种导热增强MOFs相变储能材料及其制备方法 |
| CN108624295A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-09 | 北京科技大学 | 一种多孔碳基电热复合相变材料的制备方法 |
| CN110117482A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-13 | 苏州科技大学 | 一种石墨烯基电热相变材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CNT@MOFs 基复合相变材料的制备及性能;王静静等;《实验室研究与探索》;20190731;第38卷(第7期);第12-15页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110484213A (zh) | 2019-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110484214B (zh) | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 | |
| CN110484213B (zh) | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 | |
| WO2021031976A1 (zh) | 一种定型mof基复合相变材料及其制备方法和应用 | |
| Lee et al. | Advanced fabrication of metal–organic frameworks: template-directed formation of polystyrene@ ZIF-8 core–shell and hollow ZIF-8 microspheres | |
| CN106957634B (zh) | 一种石墨烯介孔碳基复合相变材料的制备方法 | |
| Li et al. | Controllable synthesis of metal–organic framework hollow nanospheres by a versatile step-by-step assembly strategy | |
| CN104667876A (zh) | 系列MOF型多级孔材料IPD-mesoMOF-1～8及其制备方法,以及介孔大小的调节方法 | |
| Yoo et al. | Fabrication of MOF-5 membranes using microwave-induced rapid seeding and solvothermal secondary growth | |
| CN103756646B (zh) | 一种金属有机骨架基复合相变材料的制备方法 | |
| CN107469648B (zh) | 一种聚四氟乙烯中空纤维复合膜的制备方法 | |
| CN104710965A (zh) | 一种多级孔道碳基复合相变材料的制备方法 | |
| Wang et al. | A hydrogel-like form-stable phase change material with high loading efficiency supported by a three dimensional metal–organic network | |
| KR101906043B1 (ko) | 마이크로파를 이용한 탄소-금속유기골격구조(MOFs) 복합체 제조 방법 | |
| CN105344327A (zh) | 一种MOFs石墨烯复合材料的制备方法 | |
| KR102205552B1 (ko) | 저온 활성이 향상된 망간-산화철 기반 scr 탈질 촉매 및 이의 제조 방법 | |
| CN113173605B (zh) | 一种核壳型金属硫化物复合材料及其制备方法和应用 | |
| Ren et al. | A polyethylene glycol-based form-stable phase change material supported by nanoarray-modified metal foam | |
| WO2021153689A1 (ja) | Ｃｏｆを含む複合材料、放蓄熱部材及び該複合材料の製造方法並びにｃｏｆ単結晶及びその製造方法 | |
| CN113183264A (zh) | 一种制备木材/mof功能复合材料的方法 | |
| KR101859112B1 (ko) | 다공성 제올라이트-금속염 복합체를 이용한 열화학식 축열소재 및 이의 제조방법 | |
| CN113501552A (zh) | MOFs衍生的中空多面体Co3S4及制备方法和应用 | |
| Wu et al. | TiN doped Ni–Co bimetal organic framework based-composite phase change material with enhanced photothermal conversion performance | |
| US11767456B1 (en) | Solution phase method for making phase change materials | |
| CN114479770B (zh) | 一种光热相变储能材料及其制备方法和应用 | |
| CN110527495B (zh) | 一种复合相变材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240419 Address after: No.6, Anmin Road, Huangdai Town, Xiangcheng District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Suzhou ronggejun New Material Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 607 Huasheng Building, 30 Xueyuan Road, Haidian District, Beijing 100083 Patentee before: SUZHOU ADEWANGSI NEW MATERIALS Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |