CN114471214A - 一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法及纳米流体 - Google Patents
一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法及纳米流体 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法，包括以下步骤：S1、将丙三醇和含碳前驱体在室温下混合，在室温下搅拌0.5～1小时，含碳前驱体均匀分散在丙三醇中；S2、将步骤S1得到的溶液移至有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100℃～200℃的加热设备中加热4～6小时，冷却至室温，取出；S3、将步骤S2得到的溶液放入超声分散装置中，在30℃下超声分散1～3小时；得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。本发明还公开了一种采用丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法制备的纳米流体。本发明采用上述丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法及纳米流体，能够解决丙三醇纳米流体粘度高、导热性能差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及传热材料技术领域，尤其是涉及一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法及纳米流体。
背景技术
随着集成电路中元件尺寸的不断缩小和现代微处理器芯片中晶体管数量的增加，特别是对于纳米级器件的散热，对高效传热流体的需求已经成为一个关键问题，因为传统的工作流体，例如水、乙二醇(EG)、矿物油不能满足高速经济增长和技术设备发展的要求。纳米流体是指将纳米粒子(如金属、金属氧化物和碳基纳米材料)分散到基础溶剂中，从而显著提高导热率，Choi在1995年首次将其称为纳米流体。纳米流体作为新兴的导热材料，引起了众多科研工作者的广泛关注。所以，通过对纳米流体的热物性以及强化换热机理研究，可以加强纳米流体在实际中的应用，提高热交换设备的换热效率，具有很宽广的应用前景。
丙三醇又名甘油，部分来源于制皂和石油工业的副产物，是一种绿色溶剂。对于生物柴油的需求逐渐增大导致甘油的产能过剩，使得甘油成本随之降低，推动了这种多元醇的应用。由于其良好的导热性和环境友好性，它也是导热工作流体的良好候选物，而且丙三醇的液程范围很宽(18-290℃)，因此有着非常广的应用范围。但是，丙三醇的由于其分子中含有三个相邻的羟基，羟基官能团之间由于氢键之间的相互作用力导致丙三醇的粘度很大，影响了其在强化换热领域的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法，解决丙三醇纳米流体粘度高、导热性能差的问题。本发明的另一个目的是提供一种采用丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法制备的纳米流体。
为实现上述目的，本发明提供了一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法，包括以下步骤：
S1、将丙三醇和含碳前驱体在室温下混合，在室温下搅拌0.5～1小时，含碳前驱体均匀分散在丙三醇中；
S2、将步骤S1得到的溶液移至50ml的有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100℃～200℃的加热设备中加热4～6小时，冷却至室温，取出；
S3、将步骤S2得到的溶液放入超声分散装置中，在30℃下超声分散1～3小时；得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
优选的，所述步骤S1中，丙三醇和含碳前驱体的摩尔比为15:1～21:1。
优选的，所述步骤S1中，含碳前驱体为葡萄糖、尿素、淀粉、柠檬酸中的一种。
优选的，所述步骤S2中，加热设备为鼓风干燥箱。
优选的，所述步骤S3中，所述超声分散装置为超声波清洗机，超声功率为20～60kW。
采用上述丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法制备的以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
本发明所述的一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法及纳米流体的优点和积极效果是：
本发明所述的制备方法克服了石墨烯量子点难以维持固体纳米颗粒状态的问题，采用“一步法”制备成纳米流体，制备工艺简单，材料来源广泛，易于推广应用。石墨烯量子点纳米流体的粘度相对于丙三醇降低了20％～30％，导热系数提高了5％～15％，稳定性极佳。并且制备的石墨烯量子点纳米流体具有荧光特性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法及纳米流体实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
以下实验例中所用的试剂或原料，若无特殊说明，均为市售商品试剂。
实施例1采用丙三醇、柠檬酸制备石墨烯量子点纳米流体
在配有磁力搅拌的反应器中加入丙三醇30.0g(0.326mol)和柠檬酸3.12g(0.016mol)，在室温下混合后搅拌1小时，得到混合溶液体系。
然后将上述制得的混合溶液放入具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，拧紧盖子，放入鼓风干燥箱中，在100℃下加热4小时，设置升温时间为32分钟，加热完成后，待反应釜冷却至室温后取出。
将反应后的溶液取出，放入功率为30kW的超声波细胞粉碎机中，30℃下超声1小时，得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
对以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的性能进行检测，以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的粘度：727mPa·s(25℃)，导热系数：0.2994W/(m·K)(25℃)，且在365nm紫外灯照射下具有荧光效应。
实施例2采用丙三醇、葡萄糖制备石墨烯量子点纳米流体
在配有磁力搅拌的反应器中加入丙三醇30.0g(0.326mol)和葡萄糖2.93g(0.016mol)，在室温下混合后搅拌1小时，得到混合溶液体系。
然后将上述制得的混合溶液放入具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，拧紧盖子，放入鼓风干燥箱中，在120℃下加热4小时，设置升温时间为32分钟，加热完成后，待反应釜冷却至室温后取出。
将反应后的溶液取出，放入功率为30kW的超声波细胞粉碎机中，30℃下超声1小时，得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
对以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的性能进行检测，以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的粘度：630.66mPa·s(25℃)，导热系数：0.2975W/(m·K)(25℃)，且在365nm紫外灯照射下具有荧光效应。
实施例3采用丙三醇、尿素制备石墨烯量子点纳米流体
在配有磁力搅拌的反应器中加入丙三醇30.0g(0.326mol)和尿素0.98g(0.016mol)，在室温下混合后搅拌1小时，得到混合溶液体系。
然后将上述制得的混合溶液放入具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，拧紧盖子，放入鼓风干燥箱中，在140℃下加热4小时，设置升温时间为32分钟，加热完成后，待反应釜冷却至室温后取出。
将反应后的溶液取出，放入功率为30kW的超声波细胞粉碎机中，30℃下超声1小时，得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
对以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的性能进行检测，以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的粘度：746.77mPa·s(25℃)，导热系数：0.2973W/(m·K)(25℃)，且在365nm紫外灯照射下具有荧光效应。
实施例4采用丙三醇、柠檬酸制备石墨烯量子点纳米流体
在配有磁力搅拌的反应器中加入丙三醇30.0g(0.326mol)和柠檬酸3.12g(0.016mol)，在室温下混合后搅拌1小时，得到混合溶液体系。
然后将上述制得的混合溶液放入具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，拧紧盖子，放入鼓风干燥箱中，在160℃下加热5小时，设置升温时间为32分钟，加热完成后，待反应釜冷却至室温后取出。
将反应后的溶液取出，放入功率为31kW的超声波细胞粉碎机中，30℃下超声1小时，得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
对以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的性能进行检测，以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的粘度：645.53mPa·s(25℃)，导热系数：0.2968W/(m·K)(25℃)，且在365nm紫外灯照射下具有荧光效应。
实施例5采用丙三醇、柠檬酸制备石墨烯量子点纳米流体
在配有磁力搅拌的反应器中加入丙三醇30.0g(0.326mol)和葡萄糖2.93g(0.016mol)，在室温下混合后搅拌1小时，得到混合溶液体系。
然后将上述制得的混合溶液放入具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，拧紧盖子，放入鼓风干燥箱中，在180℃下加热5小时，设置升温时间为32分钟，加热完成后，待反应釜冷却至室温后取出。
将反应后的溶液取出，放入功率为31kW的超声波细胞粉碎机中，30℃下超声1小时，得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
对以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的性能进行检测，以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的粘度：788.21mPa·s(25℃)，导热系数：0.2978W/(m·K)(25℃)，且在365nm紫外灯照射下具有荧光效应。
实施例6采用丙三醇、柠檬酸制备石墨烯量子点纳米流体
在配有磁力搅拌的反应器中加入丙三醇30.0g(0.326mol)和柠檬酸尿素0.98g(0.016mol)，在室温下混合后搅拌1小时，得到混合溶液体系。
然后将上述制得的混合溶液放入具有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，拧紧盖子，放入鼓风干燥箱中，在200℃下加热5小时，设置升温时间为32分钟，加热完成后，待反应釜冷却至室温后取出。
将反应后的溶液取出，放入功率为31kW的超声波细胞粉碎机中，30℃下超声1小时，得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
对以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的性能进行检测，以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体的粘度：710.45mPa·s(25℃)，导热系数：0.2977W/(m·K)(25℃)，且在365nm紫外灯照射下具有荧光效应。
因此，本发明采用上述丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法及纳米流体，能够解决丙三醇纳米流体粘度高、导热性能差的问题。
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进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将丙三醇和含碳前驱体在室温下混合，在室温下搅拌0.5～1小时，含碳前驱体均匀分散在丙三醇中；
S2、将步骤S1得到的溶液移至有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100℃～200℃的加热设备中加热4～6小时，冷却至室温，取出；
S3、将步骤S2得到的溶液放入超声分散装置中，在30℃下超声分散1～3小时；得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
2.根据权利要求1所述的一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，丙三醇和含碳前驱体的摩尔比为15:1～21:1。
3.根据权利要求1所述的一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，含碳前驱体为葡萄糖、尿素、淀粉、柠檬酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，加热设备为鼓风干燥箱。
5.根据权利要求1所述的一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述超声分散装置为超声波清洗机，超声功率为20～60kW。
6.采用权利要求1-5任一项所述的一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法制备的以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。
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