CN114806510A - 一种复合相变储能材料及其制备方法 - Google Patents
一种复合相变储能材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114806510A CN114806510A CN202210173793.1A CN202210173793A CN114806510A CN 114806510 A CN114806510 A CN 114806510A CN 202210173793 A CN202210173793 A CN 202210173793A CN 114806510 A CN114806510 A CN 114806510A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase change
- hkust
- composite phase
- energy storage
- change material
- 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.)
- Granted
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000011232 storage material Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000013148 Cu-BTC MOF Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910003071 TaON Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 58
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 229940057838 polyethylene glycol 4000 Drugs 0.000 claims description 2
- 229940093429 polyethylene glycol 6000 Drugs 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 31
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 238000003287 bathing Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 3
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 3
- 238000002159 adsorption--desorption isotherm Methods 0.000 description 2
- 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 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001938 differential scanning calorimetry curve Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 2
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000604 Polyethylene Glycol 200 Polymers 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/223—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material containing metals, e.g. organo-metallic compounds, coordination complexes
- B01J20/226—Coordination polymers, e.g. metal-organic frameworks [MOF], zeolitic imidazolate frameworks [ZIF]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种复合相变储能材料及其制备方法，所述复合相变储能材料包括金属有机骨架HKUST‑1以及被金属有机骨架HKUST‑1吸附在骨架内的相变材料；其中，所述相变材料中掺杂有氮氧钽纳米颗粒。本发明采用金属有机骨架HKUST‑1作为相变材料的支撑材料，HKUST‑1大的比表面积以及强烈的毛细管作用力和表面张力对相变材料具有良好的吸附性能，从而作为相变材料的支撑材料能够有效防止相变材料在相变时发生泄露；同时金属有机骨架HKUST‑1以Cu离子作为中心原子，不仅可以作为相变材料的支撑材料，而且还可以显著提高复合相变材料的导热性能；在相变材料PEG中通过TaON纳米颗粒的掺入，显著提高了复合相变材料的太阳光吸收能力，从而使复合相变材料具有良好的光热转换性能，进而提高复合相变材料对太阳能的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合相变储能材料，还涉及上述复合相变储能材料的制备方法。
背景技术
目前不可再生且易造成环境污染的化石燃料仍是提供热能的主要能源，从而导致化石能源日益消耗，环境污染日益严重。太阳能作为一种清洁可再生能源，近年来备受关注，被认为是最有可能替代化石燃料的新型能源，太阳能利用也已成为解决能源危机的重要途经。但是太阳辐射受时间，空间的影响，造成太阳能利用的不连续性问题。如今，通过光热转换技术将太阳能以热能的形式进行储存是提高太阳能利用率的一个重要举措。相变材料由于优秀的储热性能和在发生相变时能保持温度相对不变的优点，成为最有潜力的热能储存材料，尤其是有机固- 液相变材料，由于高潜热，低成本，环境友好和良好的热稳定性等优点更是备受欢迎。然而，由于相变材料在温度超过熔点时易泄露，导热性能低，对太阳光的吸收能力差等不足限制了其在光热转换方面的进一步应用。
发明内容
发明目的：本发明目的之一是提供一种具有高光热转换效率，同时能够克服相变材料在温度超过熔点时易泄露的复合相变储能材料；本发明另一目的是提供上述复合相变储能材料的制备方法。
技术方案：本发明所述的复合相变储能材料，所述复合相变储能材料包括金属有机骨架HKUST-1以及被金属有机骨架HKUST-1吸附在骨架内的相变材料；其中，所述相变材料中掺杂有氮氧钽纳米颗粒。
其中，所述相变材料为聚乙二醇2000(相变温度为40℃)、聚乙二醇4000 或聚乙二醇6000中的一种或多种的混合。
其中，所述相变材料中，氮氧钽纳米颗粒的掺杂量为聚乙二醇质量的 2％～20％。
其中，金属有机骨架HKUST-1中，聚乙二醇的吸附量与HKUST-1质量相同。
上述复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇(固体)溶于无水乙醇中，然后水浴至均一透明的溶液；加热目的使聚乙二醇溶化且充分分散在溶剂中；
(2)将HKUST-1和TaON加入步骤(1)的溶液中，边搅拌边加热，使HKUST-1 和TaON和溶化态聚乙二醇混合充分；加热目的是使HKUST-1和TaON与溶化态聚乙二醇充分混合且混合均匀；
(3)将步骤(2)的溶液干燥，直至乙醇溶剂完全蒸发即可。
其中，步骤(1)中，所述水浴温度为不低于80℃；水浴时间为30～35min。
其中，步骤(2)中，所述加热温度为不低于80℃，加热搅拌时间为2～2.5h。
其中，步骤(3)中，所述干燥温度为不低于80℃，干燥时间为不低于12h。
有益效果：相比于现有技术，本发明具有的显著优点为：(1)本发明采用金属有机骨架HKUST-1作为相变材料的支撑材料，一方面利用HKUST-1大的比表面积以及强烈的毛细管作用力和表面张力对相变材料具有良好的吸附性能，从而作为相变材料的支撑材料能够有效防止相变材料在相变时发生泄露；另一方面金属有机骨架HKUST-1以Cu离子作为中心原子，不仅可以作为相变材料的支撑材料，而且还可以显著提高复合相变材料的导热性能；(2)本发明在相变材料PEG 中加入氮氧钽(TaON)纳米颗粒能够提高相变材料PEG的光吸收能力，即通过 TaON纳米颗粒的掺入，显著提高了复合相变材料的太阳光吸收能力，从而使复合相变材料具有良好的光热转换性能，进而提高复合相变材料对太阳能的利用率。
附图说明
图1为HKUST-1的SEM照片；(a)尺棒为20μm；(b)尺棒为10μm；
图2(a)为HKUST-1的N2吸附-脱附等温曲线；图2(b)为HKUST-1的孔径分布曲线；
图3为实施例2制备的复合相变材料的SEM照片：
图4为实施例4制备的复合相变材料的SEM照片：
图5为各物质的XRD谱图；
图6为各物质的DSC曲线；
图7为各物质的紫外-可见光吸收光谱图；
图8为各物质的光热转换曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本发明复合相变材料使用的HKUST-1(三羧酸苯酯铜：Cu3(BTC)2)通过水热法制备而成，具体操作步骤为：
(1)将2.175g Cu(NO3)2·3H2O与1.05g均苯三甲酸分别溶于30mL去离子水和30mL无水乙醇中，分别得到两种溶液；将两种溶液混合在100mL反应釜内衬中，在常温下搅拌30min后，放在不锈钢反应釜中，在120℃下加热12h，接着离心，并用去离子水和乙醇水溶液(乙醇：水体积比＝1：1)分别清洗离心三次，最后在80℃下干燥12h，制得蓝色HKUST-1粉末，备用。
图1为实施例1制备的HKUST-1的SEM照片，从图1中可以看出，HKUST-1 呈均匀的双锥八面体形貌，平均粒径约为10μm。图2为实施例1制备的HKUST-1 的N2吸附-脱附等温曲线和孔径分布曲线，从图2a中可以看出，HKUST-1展现了典型的I型吸附等温线，在非常低的P/P0下呈上升趋势，表明存在亚尺寸微孔。同时，比表面积达到531.35m2/g，此外，总吸附平均孔径为2.1nm，如图2b所示，说明其具有良好的吸附能力。
实施例2
一种复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.5g PEG2000溶于无水乙醇中，在80℃下水浴30min，得到透明的溶液；
(2)将0.5g HKUST-1(实施例1制得)加入步骤(1)的溶液中，在80℃下加热搅拌2h；
(3)将步骤(2)的溶液在80℃烘箱中进行干燥，直至乙醇溶剂完全蒸发，得到PEG/HKUST-1复合相变储能材料。
实施例3
本发明复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.5g PEG2000溶于无水乙醇中，在80℃下水浴30min，得到透明的溶液；
(2)将0.5g HKUST-1(实施例1制得)和0.01g TaON粉末加入步骤(1)的溶液中，在80℃下加热搅拌2h；
(3)将步骤(2)的溶液在80℃烘箱中进行干燥，直至乙醇溶剂完全蒸发，得到PEG/HKUST-1/TaON0.01复合相变储能材料。
实施例4
本发明复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.5g PEG2000溶于无水乙醇中，在80℃下水浴30min，得到透明的溶液；
(2)将0.5g HKUST-1(实施例1制得)和0.05g TaON粉末加入步骤(1)的溶液中，在80℃下加热搅拌2h；
(3)将步骤(2)的溶液在80℃烘箱中进行干燥，直至乙醇溶剂完全蒸发，得到PEG/HKUST-1/TaON0.05复合相变储能材料。
图3～4实施例2和实施例4制备的PEG/HKUST-1和PEG/HKUST-1/TaON0.05 复合相变储能材料的SEM照片，从图3中可以看出，PEG/HKUST-1仍保持双锥八面体形貌，只是角度边缘变得比原始的HKUST-1更光滑。从图4中可以看出，随着TaON纳米颗粒的引入，PEG/HKUST-1/TaON的形貌变化不明显，只是边缘变得比PEG/HKUST-1的光滑得多。
图5为PEG2000，HKUST-1、PEG/HKUST-1和PEG/HKUST-1/TaON0.05样品的XRD谱图，曲线a在大约19.2°和23.4°处呈现了PEG的特征衍射峰。曲线b的衍射峰位置与之前报道合成的HKUST-1的结果完全一致【Denning S,Majid AA,Lucero J M,et al.Metal-organicframework HKUST-1promotes methane hydrateformation for improved gas storagecapacity[J].ACS Applied Materials&Interfaces,2020,12:53510-53518.】，证明了HKUST-1晶体结构的形成。曲线c和曲线d均显示出了PEG和HKUST-1的所有典型衍射峰，并且没有其他新的衍射峰出现，另外，在曲线d中没有观察到与TaON一致的明显衍射峰，这可能是由于TaON的低掺杂量所导致的。
图6为PEG/HKUST-1/TaON0.05复合相变储能材料与PEG2000对比的DSC 曲线，并且表1列出了相应的热性能数据。图谱中上半部分曲线为升温过程，相变材料吸热产生熔融焓；下半部分曲线为降温过程，相变材料结晶产生结晶焓。从图6和表1中可以得出，PEG和PEG/HKUST-1/TaON0.05复合相变材料的熔点分别为56.4℃和52.8℃，结晶点分别为29.7℃和32.4℃，从这些数据可以看出：与PEG的过冷度(26.7℃)相比，PEG/HKUST-1/TaON0.05复合相变材料的过冷度(20.4℃)明显降低，表明HKUST-1和TaON纳米颗粒的加入对PEG的过冷现象有着良好的抑制作用，在一定程度上有利于相变材料的储能性能。另外，PEG 和PEG/HKUST-1/TaON0.05复合相变材料的熔融焓分别为：301.6J/g和148.1J/g；结晶焓分别为：259.9J/g和124.1J/g。PEG的结晶能力可以反映其在复合相变材料中释放潜热的能力，可以通过结晶分数(Xc)获得：
(公式中X表示复合PCM中PEG的负载质量分数，ΔHm,comp.代表复合相变材料的熔融焓，ΔHm,PEG.代表PEG的熔融焓)，通过计算得出PEG/HKUST-1/TaON0.05复合相变材料的Xc高达100％，表明HKUST-1具有优异的吸附性能，并且对PEG的潜热释放影响很小。
表1
图7为PEG2000以及PEG/HKUST-1和PEG/HKUST-1/TaON0.05样品的紫外 -可见光吸收光谱图，从图7中可以看出，纯PEG2000由于自身呈白色，在 400-1000nm范围内几乎没有表现出任何吸收。但是，复合相变材料在可见光甚至近红外区域显示出良好的光吸收能力。PEG/HKUST-1/TaON0.05复合相变材料在 400-550nm范围内表现出强的光吸收强度，这归因于TaON优秀的可见光捕获性能。
实施例5
本发明复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.5g PEG2000溶于无水乙醇中，在80℃下水浴30min，得到透明的溶液；
(2)将0.5g HKUST-1(实施例1制得)和0.1g TaON粉末加入步骤(1)的溶液中，在80℃下加热搅拌2h；
(3)将步骤(2)的溶液在80℃烘箱中进行干燥，直至乙醇溶剂完全蒸发，得到PEG/HKUST-1/TaON0.1复合相变储能材料。
图8为PEG2000(曲线a)、PEG/HKUST-1(曲线b)、PEG/HKUST-1/TaON0.01 (曲线c)、PEG/HKUST-1/TaON0.1(曲线d)以及PEG/HKUST-1/TaON0.05(曲线e)复合相变储能材料在模拟太阳光照射和关闭下的时间-温度曲线。从图8中可以看出，当暴露在模拟太阳光照下时，所有样品都表现出温度升高的趋势，通过相同的光照强度进行照射1210s后，PEG200的表面温度最高仅达到43℃； PEG/HKUST-1的最高温度达到46.8℃，可能是由HKUST-1固有的局部光热效应引起的；PEG/HKUST-1/TaON0.01，PEG/HKUST-1/TaON0.05和 PEG/HKUST-1/TaON0.1复合相变材料的温度随着光照时间的增加而急剧上升，最高温度分别达到58.4℃，62.7℃和59.3℃，另外，所有PEG/HKUST-1/TaON复合相变储能材料在光照过程中都出现了温度平台(约40-48℃处)，这表明复合相变材料吸收了来自光照射转换的热能并经历了相变过程。通过公式
(η：光热转换效率；m：用于光热转换的样品质量(统一为0.7g)；ΔH：由 DSC测试结果得出的样品的熔融焓；ρ：光照强度(统一为100mW/cm2)；S：样品的受光面积(统一为3cm2)；ts和te：光驱动引起样品相变的开始时间与结束时间)计算可得：PEG/HKUST-1/TaON0.01，PEG/HKUST-1/TaON0.05和 PEG/HKUST-1/TaON0.1复合相变储能材料的光热转换效率分别为89.9％，94.6％和93.5％，均展示了优秀的光热转换与热能储存性能。与PEG/HKUST-1/TaON0.05 相比，PEG/HKUST-1/TaON0.1复合相变材料的光热转换效率稍低，这可能是由于 TaON纳米颗粒加入量的进一步增加后导致其分布不均，从而聚集引起的声子传输受阻和界面热阻增大所导致的。
对比实施例1
一种复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.5g PEG2000溶于无水乙醇中，在80℃下水浴30min，得到透明的溶液；
(2)将1.0gZIF-67和0.05g TaON粉末加入步骤(1)的溶液中，在80℃下加热搅拌2h；
(3)将步骤(2)的溶液在80℃烘箱中进行干燥，直至乙醇溶剂完全蒸发，得到PEG/ZIF-67/TaON0.05复合相变储能材料。
对比实施例1与实施例4制得的复合相变储能材料在相同的光照强度和光照时间下，对比实施例1制得的复合相变储能材料的光热转换效率为80.2％，说明采用其他金属有机框架后，一方面对相变材料的吸附量变低，一方面不具有导热性能，从而无法协同提高复合相变材料的光热转换效率。
对比实施例2
一种复合相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.5g硬脂酸(SA)溶于无水乙醇中，在80℃下水浴30min，得到透明的溶液；
(2)将0.5g HKUST-1和0.05g TaON粉末加入步骤(1)的溶液中，在80℃下加热搅拌2h；
(3)将步骤(2)的溶液在80℃烘箱中进行干燥，直至乙醇溶剂完全蒸发，得到SA/HKUST-1/TaON0.05复合相变储能材料。
对比实施例2与实施例4制得的复合相变储能材料在相同的光照强度和光照时间下，对比实施例2制得的复合相变储能材料的光热转换效率为75.4％，说明即使掺杂同量的TaON，针对不同的有机相变材料，对光热转换效率的提高效果并不相同，说明复合相变材料的光热转换效率的提高是各成分的协同效果，缺一不可。
Claims (8)
1.一种复合相变储能材料，其特征在于：所述复合相变储能材料包括金属有机骨架HKUST-1以及被金属有机骨架HKUST-1吸附在骨架内的相变材料；其中，所述相变材料中掺杂有氮氧钽纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的复合相变储能材料，其特征在于：所述相变材料为聚乙二醇2000、聚乙二醇4000或聚乙二醇6000中的一种或多种的混合。
3.根据权利要求2所述的复合相变储能材料，其特征在于：所述相变材料中，氮氧钽纳米颗粒的掺杂量为聚乙二醇质量的2％～20％。
4.根据权利要求2所述的复合相变储能材料，其特征在于：金属有机骨架HKUST-1中，聚乙二醇的吸附量与HKUST-1质量相同。
5.权利要求1所述的复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚乙二醇溶于无水乙醇中，然后水浴至均一透明的溶液；
(2)将HKUST-1和TaON加入步骤(1)的溶液中，边搅拌边加热，使HKUST-1和TaON和溶化态聚乙二醇混合充分；
(3)将步骤(2)的溶液干燥，直至乙醇溶剂完全蒸发即可。
6.根据权利要求5所述的复合相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述水浴温度为不低于80℃；水浴时间为30～35min。
7.根据权利要求5所述的复合相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述加热温度为不低于80℃，加热搅拌时间为2～2.5h。
8.根据权利要求5所述的复合相变储能材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述干燥温度为不低于80℃，干燥时间为不低于12h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210173793.1A CN114806510B (zh) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | 一种复合相变储能材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210173793.1A CN114806510B (zh) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | 一种复合相变储能材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114806510A true CN114806510A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114806510B CN114806510B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=82527914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210173793.1A Active CN114806510B (zh) | 2022-02-24 | 2022-02-24 | 一种复合相变储能材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114806510B (zh) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102491404A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-06-13 | 天津理工大学 | 一种氧化铜微纳米复合结构材料及制备方法 |
| 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 |
| CN105038720A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-11 | 安徽理工大学 | 一种可高效利用太阳能的定形相变复合材料及其制备方法 |
| CN105112021A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-12-02 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种具有储热放热性能的节能型三维石墨烯骨架复合相变材料及其制备方法 |
| CN105602167A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-25 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种兼具光热转换和热能存储与释放功能的复合薄膜及其制备方法 |
| 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 |
| CN109331853A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-02-15 | 同济大学 | 一种氮氧化物纳米颗粒光触媒及其应用 |
| CN109825254A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-05-31 | 华南农业大学 | 一种聚乙二醇木粉复合相变储能材料及其制备方法和应用 |
| CN110270315A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-24 | 香港中文大学（深圳） | Mof-聚合物复合材料、其制备方法及应用 |
| 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 |
| CN113272053A (zh) * | 2019-01-29 | 2021-08-17 | 埃克森美孚研究工程公司 | 金属-有机骨架挤出材料及其制造方法 |
| WO2021253286A1 (zh) * | 2020-06-17 | 2021-12-23 | 苏州科技大学 | 一种柔性光/电-热双响应相变布制备方法 |
| CN113881007A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-04 | 东南大学 | 高导热、低泄露光热转换定型相变材料及制备方法 |
| US20220025238A1 (en) * | 2018-12-09 | 2022-01-27 | Dalian University Of Technology | Light-heat energy conversion and heat energy storage shape-stabilized phase-change composite material and production method therefor |
-
2022
- 2022-02-24 CN CN202210173793.1A patent/CN114806510B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102491404A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-06-13 | 天津理工大学 | 一种氧化铜微纳米复合结构材料及制备方法 |
| 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 |
| CN105038720A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-11-11 | 安徽理工大学 | 一种可高效利用太阳能的定形相变复合材料及其制备方法 |
| CN105112021A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-12-02 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种具有储热放热性能的节能型三维石墨烯骨架复合相变材料及其制备方法 |
| CN105602167A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-25 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种兼具光热转换和热能存储与释放功能的复合薄膜及其制备方法 |
| 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 |
| CN109331853A (zh) * | 2018-09-04 | 2019-02-15 | 同济大学 | 一种氮氧化物纳米颗粒光触媒及其应用 |
| US20220025238A1 (en) * | 2018-12-09 | 2022-01-27 | Dalian University Of Technology | Light-heat energy conversion and heat energy storage shape-stabilized phase-change composite material and production method therefor |
| CN113272053A (zh) * | 2019-01-29 | 2021-08-17 | 埃克森美孚研究工程公司 | 金属-有机骨架挤出材料及其制造方法 |
| CN109825254A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-05-31 | 华南农业大学 | 一种聚乙二醇木粉复合相变储能材料及其制备方法和应用 |
| CN110270315A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-09-24 | 香港中文大学（深圳） | Mof-聚合物复合材料、其制备方法及应用 |
| WO2021253286A1 (zh) * | 2020-06-17 | 2021-12-23 | 苏州科技大学 | 一种柔性光/电-热双响应相变布制备方法 |
| 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 |
| CN113881007A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-01-04 | 东南大学 | 高导热、低泄露光热转换定型相变材料及制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MICHIKAZU HARA: "TaON and Ta3N5 as new visible light driven photocatalysts", CATALYSIS TODAY, pages 555 * |
| YAFEI FENG等: "Metal–organic frameworks HKUST-1 for liquid-phase adsorption of uranium", COLLOIDS AND SURFACES A: PHYSICOCHEM. ENG. ASPECTS, pages 87 - 92 * |
| 李菲菲;王丹;方师豪;谷小丹;张玉彬;唐祝兴;: "金属有机骨架材料MOF-199的制备及其吸附性能研究", 辽宁化工, no. 01 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114806510B (zh) | 2024-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mourad et al. | Recent advances on the applications of phase change materials for solar collectors, practical limitations, and challenges: A critical review | |
| Liu et al. | Lamellar-structured phase change composites based on biomass-derived carbonaceous sheets and sodium acetate trihydrate for high-efficient solar photothermal energy harvest | |
| Xiao et al. | Solar thermal energy storage based on sodium acetate trihydrate phase change hydrogels with excellent light-to-thermal conversion performance | |
| Xiao et al. | The shape-stabilized light-to-thermal conversion phase change material based on CH3COONa· 3H2O as thermal energy storage media | |
| CN109337653B (zh) | 一种分段储热复合相变材料及其制备方法 | |
| Dong et al. | Photo-to-thermal conversion and energy storage of polyethylene glycol/copper sulfide composite PCMs | |
| Wang et al. | An experimental study in full spectra of solar-driven magnesium nitrate hexahydrate/graphene composite phase change materials for solar thermal storage applications | |
| CN103471256B (zh) | 纳米熔盐相变储能太阳炉 | |
| JP7226834B2 (ja) | フレキシブル光電及び光熱二重反応性相変化生地の製造方法 | |
| Song et al. | Thermally induced flexible phase change hydrogels for solar thermal storage and human thermal management | |
| Da et al. | Multi-doping strategy modified calcium-based materials for improving the performance of direct solar-driven calcium looping thermochemical energy storage | |
| CN111663335B (zh) | 一种柔性光/电-热双响应相变布制备方法 | |
| CN112126413A (zh) | 复合相变材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Directionally tailoring micro-nano hierarchical tower structured Mn0. 6Ni1. 4Co2Oy toward solar interfacial evaporation | |
| Wu et al. | TiN doped Ni–Co bimetal organic framework based-composite phase change material with enhanced photothermal conversion performance | |
| Song et al. | Biomass-derived porous carbon aerogels for effective solar thermal energy storage and atmospheric water harvesting | |
| Zhou et al. | Structural characteristics and thermal performances of lauric-myristic-palmitic acid introduced into modified water hyacinth porous biochar for thermal energy storage | |
| Luo et al. | High energy storage density titanium nitride-pentaerythritol solid–solid composite phase change materials for light-thermal-electric conversion | |
| CN114806510B (zh) | 一种复合相变储能材料及其制备方法 | |
| Chen et al. | Ultrahigh fill-factor all-inorganic CsPbBr3 perovskite solar cells processed from two-step solution method and solvent additive strategy | |
| CN109735310B (zh) | 一种全光谱光热转换储热材料及其制备方法 | |
| CN116102460A (zh) | 一类基于四氰基对苯二醌的全光谱有机共晶材料及其在水蒸发中的应用 | |
| CN111187599B (zh) | 一种三维碱式氧化锰纳米棒泡沫复合相变材料及其制备方法和应用 | |
| CN114479770A (zh) | 一种光热相变储能材料及其制备方法和应用 | |
| CN113881007A (zh) | 高导热、低泄露光热转换定型相变材料及制备方法 |
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 |