CN115260994A - 兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料 - Google Patents
兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115260994A CN115260994A CN202210871249.4A CN202210871249A CN115260994A CN 115260994 A CN115260994 A CN 115260994A CN 202210871249 A CN202210871249 A CN 202210871249A CN 115260994 A CN115260994 A CN 115260994A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyol
- change material
- phase change
- graphene
- graphene nanosheet
- 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
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 title claims abstract description 140
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 title claims abstract description 129
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 title claims abstract description 129
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 114
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 title claims abstract description 42
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 253
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims abstract description 240
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 158
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 41
- 229910052739 hydrogen Chemical group 0.000 claims abstract description 37
- 239000001257 hydrogen Chemical group 0.000 claims abstract description 37
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 112
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 75
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 58
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 52
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 49
- -1 iron ions Chemical class 0.000 claims description 45
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 36
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 35
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 34
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 33
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 claims description 25
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 25
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 20
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 10
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 239000011232 storage material Substances 0.000 claims description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 2
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 claims 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 24
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 18
- 239000004386 Erythritol Substances 0.000 description 17
- UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N Erythritol Natural products OCC(O)C(O)CO UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N erythritol Chemical compound OC[C@H](O)[C@H](O)CO UNXHWFMMPAWVPI-ZXZARUISSA-N 0.000 description 17
- 235000019414 erythritol Nutrition 0.000 description 17
- 229940009714 erythritol Drugs 0.000 description 17
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 16
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 9
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910021577 Iron(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910001447 ferric ion Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 8
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 8
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 8
- ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M potassium thiocyanate Chemical compound [K+].[S-]C#N ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 229940116357 potassium thiocyanate Drugs 0.000 description 8
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 8
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 238000000520 microinjection Methods 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 description 1
- 235000021314 Palmitic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-GUCUJZIJSA-N galactitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-GUCUJZIJSA-N 0.000 description 1
- 229920001480 hydrophilic copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 description 1
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N n-Pentadecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)=O WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 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
-
- 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
- C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
- C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
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)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，以克服纳米复合相变材料相变焓值异常降低的问题，提升多元醇纳米复合相变材料的相变焓值和导热系数。适用于储热、太阳能光热转换和工业余热回收利用技术领域。本发明所采用的技术方案是：一种兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，其特征在于：包括多元醇相变材料和羟基化碳纳米填料，其中羟基化碳纳米填料为表面经过羟基修饰后的石墨烯纳米片，羟基化碳纳米填料表面的羟基能与多元醇相变材料的羟基之间形成氢键。
Description
技术领域
本发明涉及一种兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料。适用于储热、太阳能光热转换和工业余热回收利用技术领域。
背景技术
相变储热技术是缓解热能供需矛盾、提高热能转化效率、实现余热回收利用、调控设备过程温度的有效手段，也是解决以太阳能为代表的典型可再生能源的来源间歇性和不稳定问题的重要途径。
理想的相变材料需要具有较高的储热能量密度。在中低温(100-250℃)区间，与水合盐、脂肪酸、低温熔盐等几大类材料相比，多元醇相变材料普遍具有较高的相变焓值(如赤藓糖醇高达330kJ/kg，与水相当)，并且覆盖广泛，已成为备受瞩目的新一代中低温候选相变材料。
多元醇虽然具有优异的储热能量密度，但是作为有机类相变材料其导热系数与熔融盐相比较低(如赤藓糖醇仅有约0.7W/mK)，制约了其储热过程中的储热速率。因此，发展有机类相变材料使其兼具较高的储热能量密度和功率密度是目前研究的一个重要方向。
虽然通过添加高导热纳米颗粒(如石墨烯、金属纳米颗粒等)可以有效提升有机类纳米复合相变材料的导热系数，但是大量的实验研究发现，这种方法也会同时使复合材料的储热能量密度受到损失，甚至可能“得不偿失”。例如，添加各种纳米颗粒虽然大幅提升了多元醇、棕榈酸和石蜡等相变材料的导热系数，但是其相变焓值均普遍大幅降低(远低于根据有效介质理论得到的预测值)。综上所述，通过添加高导热填料形成的导热增强型有机类纳米复合相变材料存在储热密度和储热速率难以兼顾的共性难题，已成为制约其在实际储热应用中的关键瓶颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，以克服纳米复合相变材料相变焓值异常降低的问题，提升多元醇纳米复合相变材料的相变焓值和导热系数。
本发明所采用的技术方案是：一种兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，其特征在于：包括多元醇相变材料和羟基化碳纳米填料，其中羟基化碳纳米填料为表面经过羟基修饰后的石墨烯纳米片，羟基化碳纳米填料表面的羟基能与多元醇相变材料的羟基之间形成氢键。
羟基化碳纳米填料表面的羟基和多元醇相变材料本身的羟基之间形成氢键，氢键的存在增加了导热通路，因此与仅基于石墨烯纳米片的多元醇纳米复合相变材料相比，本发明提供的基于羟基化石墨烯纳米片的多元醇纳米复合相变材料具有更高的导热系数，提高了相变储热/放热过程中的储热/放热速率，具有更高的传热效率。
氢键的断裂和形成会伴随大量热能的吸收和释放，因此与仅基于石墨烯纳米片的多元醇纳米复合相变材料相比，本发明提供的基于羟基化石墨烯纳米片的多元醇纳米复合相变材料具有更高的相变焓值，提高了储热能量密度。
所述羟基化碳纳米填料表面的羟基和石墨烯纳米片以共价键形式连接。
所述羟基化碳纳米填料表面的羟基基团数目和石墨烯纳米片中碳原子数目比例为1:3。
若所述羟基化碳纳米填料表面的羟基基团数目和石墨烯纳米片中碳原子数目的比例低于1:3，则多元醇纳米复合相变材料内形成的氢键数目不足，使得多元醇纳米复合相变材料的相变焓值和导热系数没达到最优；若所述羟基化碳纳米填料表面的羟基基团数目和石墨烯纳米片中碳原子数目的比例高于1:3，则多元醇纳米复合相变材料内形成的氢键数目过多，使得多元醇纳米复合相变材料的动力黏度过高，影响其流动性从而削弱其相变储热性能。
所述多元醇相变材料为含有2个或2个以上羟基的有机多元醇类相变材料。
所述羟基化碳纳米填料占该多元醇纳米复合相变材料的质量分数为0.5％～3％，超过3％的质量分数，含量太大容易团聚并产生沉降。
一种所述多元醇纳米复合相变材料的制备方法，其特征在于：
通过去离子水和石墨烯纳米片粉末制备石墨烯纳米片悬浮液，并经搅拌和震荡形成稳定均匀的悬浮液；
石墨烯纳米片悬浮液经离心后收集其顶部清液，作为石墨烯纳米片分散液；
利用稀硫酸溶液调节石墨烯纳米片分散液的pH值；
将氯化亚铁加入石墨烯纳米片分散液并使其完全溶解；
将稀释后的过氧化氢溶液加入到石墨烯纳米片分散液中，过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液；
对羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤，除去羟基化石墨烯纳米片溶液中残留的铁离子、氢离子和氯离子；
羟基化石墨烯纳米片溶液干燥后得到羟基化石墨烯纳米片粉末，即所述羟基化碳纳米填料；
将多元醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入羟基化石墨烯纳米片粉末，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液；
对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行震荡搅拌，得到均匀溶液；
对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行干燥，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
所述石墨烯纳米片悬浮液中包括分散剂。
所述将稀释后的过氧化氢溶液加入到石墨烯纳米片分散液中，过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液，包括：
过氧化氢与去离子水按体积比为1:3进行稀释，利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液，以50mL/h的注射速度加入到石墨烯纳米片分散液中。
所述过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应的时间控制在60min、90min、120min和180min。
一种所述多元醇纳米复合相变材料的应用，其特征在于：用于作为储热材料。
本发明的有益效果是：本发明提供的多元醇纳米复合相变材料具有表面经过羟基修饰后的石墨烯纳米片，石墨烯纳米片表面的羟基和多元醇本身的羟基之间形成氢键，氢键的存在增加了导热通路，从而具有更高的导热系数，提高了相变储热/放热过程中的储热/放热速率，具有更高的传热效率。
本发明提供的多元醇纳米复合相变材料中氢键的断裂和形成会伴随大量热能的吸收和释放，因此具有更高的相变焓值，提高了储热能量密度。
本发明提供的多元醇纳米复合相变材料克服了储热能量密度和功率密度难以兼顾的问题，同时提高了多元醇纳米复合相变材料的导热系数和相变焓值，实现了热量高速率、高密度存储。
本发明制备工艺简单，易于大规模生产，可应用于储热、太阳能光热转换和工业余热回收利用等领域。
附图说明
图1为本发明中多元醇纳米复合相变材料的结构示意图；
图2为本发明中多元醇纳米复合相变材料的制备流程图；
图3为实施例1中多元醇纳米复合相变材料储热和放热的性能图。
具体实施方式
实施例1：本实施例为一种兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，包括多元醇相变材料1和羟基化碳纳米填料2，其中多元醇相变材料1为含有2个或2个以上羟基的有机多元醇类相变材料；羟基化碳纳米填料2为表面经过羟基修饰后的石墨烯纳米片，羟基化碳纳米填料表面的羟基2-2和石墨烯纳米片2-1以共价键形式连接。本实施例中羟基化碳纳米填料表面的羟基与多元醇相变材料的羟基之间形成氢键。
本实施例中多元醇相变材料的相变点在100–250℃的温度区间，多元醇相变材料的储热密度≥300kJ/kg、导热系数≥0.6W/mK，例如赤藓糖醇、半乳糖醇和甘露糖醇等。
多元醇纳米复合相变材料初始状态为固态，在储能过程中羟基化碳纳米填料2中的石墨烯纳米片2-1表面的羟基2-2和多元醇相变材料本体1自身的羟基之间存在较强的氢键相互作用。氢键的存在增加了导热通路，提升了多元醇纳米复合相变材料的导热系数，因此多元醇纳米复合相变材料在储能过程中的吸热效率得到提高。
多元醇纳米复合相变材料在发生固液相变时，固态下较强的氢键会断裂生成较弱的氢键，这一过程需要吸收更多的能量。因此多元醇纳米复合相变材料在储能过程中吸收的热量就会越多，熔化焓值会更高。
在释能放热之前，多元醇纳米复合相变材料为液态，在释能放热的过程中，多元醇纳米复合相变材料从液态转变为固态。此时羟基化碳纳米填料2中的石墨烯纳米片2-1表面的羟基2-2和多元醇相变材料1自身的羟基之间的距离更近，从而形成较强的氢键，这一过程伴随着大量热能的释放。因此所述多元醇纳米复合相变材料在释能放热过程中释放的热量就会越多，凝固焓值会更高。
当多元醇纳米复合相变材料从液态转变为固态时，因为羟基化碳纳米填料2中的石墨烯纳米片2-1表面的羟基2-2和多元醇相变材料本体1自身的羟基之间会形成较强的氢键相互作用。氢键的存在增加了导热通路，从而提升了多元醇纳米复合相变材料的导热系数，因此多元醇纳米复合相变材料在释能供热过程中的放热效率得到提高。
本实施例中多元醇纳米复合相变材料用作储热材料，可以吸收热能进行太阳能光热转换和工业余热利用，并升温熔化，以相变潜热的形式存储热能；当需要利用热能进行供热时，液态多元醇纳米复合相变材料会凝固放热，从而将热能释放出来并进行利用。
如图2所示，本实施例中多元醇纳米复合相变材料的制备过程包括：
一、通过液相剥离法，分离团聚的石墨烯纳米片，得到均匀分散的石墨烯纳米片分散液。
(1)首先，在500mL的烧瓶中注入300mL的去离子水，加入0.3g石墨烯纳米片粉末，搅拌10min，得到稳定的石墨烯纳米片悬浮液。
本例在石墨烯纳米片悬浮液中还包括分散剂，分散剂为聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物等亲水共聚物。在加入石墨烯纳米片粉末前，称取1.5g聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物分散加入到烧瓶中搅拌，使其完全溶解在去离子水中，以提升石墨烯纳米片悬浮液的稳定性。
(2)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对步骤(1)中的石墨烯纳米片悬浮液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对该石墨烯纳米片悬浮液再进行30分钟的超声震荡，形成稳定均匀的悬浮液。
(3)将步骤(2)处理后的石墨烯纳米片悬浮液置于离心机中，以5000rpm的转速，离心5min，剥离并沉淀出团聚的石墨烯纳米片，并收集顶部50％的清液，作为石墨烯纳米片分散液。
二、通过加入过氧化氢进行氧化还原反应，在石墨烯纳米片的表面修饰羟基，制备过程中，羟基以共价键的形式与石墨烯纳米片连接成一个整体的羟基化碳纳米填料。
(4)取步骤(3)中得到的石墨烯纳米片分散液100mL加入到250mL烧瓶中，用0.1mol/L的稀盐酸溶液将石墨烯纳米片分散液的pH值调节至3。
(5)利用磁力搅拌器将步骤(4)中得到的pH值为3的石墨烯纳米片分散液搅拌并加热至35℃，接着将0.98g的氯化亚铁FeCl2加入到石墨烯纳米片分散液中，维持35℃持续搅拌15min，使FeCl2完全溶解。
(6)利用去离子水对过氧化氢按体积比为1:3进行稀释，然后利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液以50mL/h的注射速度加入到步骤(5)所得的石墨烯纳米片分散液中，静置180min，让过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液。
(7)使用0.1mol/L的稀盐酸溶液对步骤(6)得到的羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤，除去羟基化石墨烯纳米片溶液中残留的铁离子。
取少许步骤(7)中洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液，并滴加数滴过氧化氢，再用0.1mol/L硫氰化钾溶液验检测铁离子是否完全除去；直到铁离子完全去除，则完成洗涤。
(8)使用去离子水对步骤(7)洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液进行洗涤，使羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值达到中性，并除去氢离子H+和氯离子Cl-。
利用pH试纸对羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值进行检验，利用0.05mol/L硝酸银AgNO3溶液进行检测是否有氢离子H+和氯离子Cl-残留；当羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值为7，且氢离子H+和氯离子Cl-完全被除去，则完成洗涤。
(9)将步骤(8)所得的羟基化石墨烯纳米片溶液放置真空干燥箱，保持-0.1MPa的真空度和45℃的温度，干燥24h，得到羟基化石墨烯纳米片粉末(即羟基化碳纳米填料)，研磨后保存在干燥器皿中。
三、通过物理混合和浸渍的方法，制备基于羟基化碳纳米填料的多元醇纳米复合相变材料。
(10)称取20g的赤藓糖醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入0.3g的步骤(9)所得的羟基化石墨烯纳片，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液。
(11)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行30分钟的超声震荡，形成均匀溶液。
(12)将经过步骤(11)得到的多元醇纳米复合相变材料混合溶液置于真空干燥箱中，保持-0.1MPa的真空度和80℃的温度，高温真空干燥72小时，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
本实施例制备的多元醇纳米复合相变材料的为灰黑色。根据X射线光电子能谱测试结果，所获得的羟基化石墨烯纳米片表面修饰的羟基基团数目和石墨烯纳米片中碳原子数目的比例为1:3。测得的基于羟基化石墨烯纳米片的赤藓糖醇纳米复合相变材料的导热系数为1.122W/(mK)，和赤藓糖醇自身相比，导热系数提升了60.3％，具有较高的储热/放热速率。
如图3所示，以5℃/min的加热和冷却速率对赤藓糖醇纳米复合相变材料进行加热和冷却循环测试，测得其熔化焓值为54.69kJ/mol，凝固焓值为53.22kJ/mol，和纯赤藓糖醇相变分别提高了5.17％和4.35％。因此，该纳米复合相变材料的相变焓值并未降低，反而略有提升，因此具备更高的储热能量密度。
实施例2：本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例的制备方法如下：
(1)首先，在500mL的烧瓶中注入300mL的去离子水，称取1.5g聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物分散加入到烧瓶中搅拌，使其完全溶解在去离子水中，然后加入0.3g石墨烯纳米片粉末，搅拌10min，得到稳定的石墨烯纳米片悬浮液；
(2)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对步骤(1)中的石墨烯纳米片悬浮液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对该石墨烯纳米片悬浮液再进行30分钟的超声震荡，形成稳定均匀的悬浮液；
(3)将步骤(2)处理后的石墨烯纳米片悬浮液置于离心机中，以5000rpm的转速，离心5min，剥离并沉淀出团聚的石墨烯纳米片，并收集顶部50％的清液，作为最终的石墨烯纳米片分散液；
(4)取步骤(3)中得到的石墨烯纳米片分散液100mL加入到250mL烧瓶中，用0.1mol/L的稀盐酸溶液将石墨烯纳米片分散液的pH值调节至3；
(5)利用磁力搅拌器将步骤(4)中得到的pH值为3的石墨烯纳米片分散液搅拌并加热至35℃。接着，将0.98g的氯化亚铁FeCl2加入到石墨烯纳米片分散液中，维持35℃持续搅拌15min，使FeCl2完全溶解；
(6)利用去离子水对过氧化氢按体积比为1:3进行稀释。然后，利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液以50mL/h的注射速度加入到步骤(5)所得的石墨烯纳米片分散液中。静置180min，让过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液。
(7)使用0.1mol/L的稀盐酸溶液对步骤(6)得到的羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤；再取少许所述步骤(7)中洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液，并滴加数滴过氧化氢，再用0.1mol/L硫氰化钾溶液验检测铁离子是否完全除去；直到铁离子完全去除，则完成洗涤；
(8)使用去离子水对步骤(7)洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液进行洗涤，利用pH试纸对羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值进行检验，利用0.05mol/L硝酸银AgNO3溶液进行检测是否有氢离子H+和氯离子Cl-残留；当羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值为7，且氢离子H+和氯离子Cl-完全被除去，则完成洗涤；
(9)将步骤(8)所得的羟基化石墨烯纳米片溶液放置真空干燥箱，保持-0.1MPa的真空度和45℃的温度，干燥24h，得到羟基化石墨烯纳米片粉末，研磨后保存在干燥器皿中；
(10)称取20g的赤藓糖醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入0.1g的步骤(9)所得的羟基化石墨烯纳片，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液。
(11)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行30分钟的超声震荡，形成均匀溶液。
(12)将经过步骤(11)得到的多元醇纳米复合相变材料混合溶液置于真空干燥箱中，保持-0.1MPa的真空度和80℃的温度，高温真空干燥72小时，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
实施例3：本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例的制备方法如下：
(1)首先，在500mL的烧瓶中注入300mL的去离子水，称取1.5g聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物分散加入到烧瓶中搅拌，使其完全溶解在去离子水中，然后加入0.3g石墨烯纳米片粉末，搅拌10min，得到稳定的石墨烯纳米片悬浮液；
(2)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对步骤(1)中的石墨烯纳米片悬浮液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对该石墨烯纳米片悬浮液再进行30分钟的超声震荡，形成稳定均匀的悬浮液；
(3)将步骤(2)处理后的石墨烯纳米片悬浮液置于离心机中，以5000rpm的转速，离心5min，剥离并沉淀出团聚的石墨烯纳米片，并收集顶部50％的清液，作为最终的石墨烯纳米片分散液；
(4)取步骤(3)中得到的石墨烯纳米片分散液100mL加入到250mL烧瓶中，用0.1mol/L的稀盐酸溶液将石墨烯纳米片分散液的pH值调节至3；
(5)利用磁力搅拌器将步骤(4)中得到的pH值为3的石墨烯纳米片分散液搅拌并加热至35℃。接着，将0.98g的氯化亚铁FeCl2加入到石墨烯纳米片分散液中，维持35℃持续搅拌15min，使FeCl2完全溶解；
(6)利用去离子水对过氧化氢按体积比为1:3进行稀释。然后，利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液以50mL/h的注射速度加入到步骤(5)所得的石墨烯纳米片分散液中。静置180min，让过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液。
(7)使用0.1mol/L的稀盐酸溶液对步骤(6)得到的羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤；再取少许所述步骤(7)中洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液，并滴加数滴过氧化氢，再用0.1mol/L硫氰化钾溶液验检测铁离子是否完全除去；直到铁离子完全去除，则完成洗涤；
(8)使用去离子水对步骤(7)洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液进行洗涤，利用pH试纸对羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值进行检验，利用0.05mol/L硝酸银AgNO3溶液进行检测是否有氢离子H+和氯离子Cl-残留；当羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值为7，且氢离子H+和氯离子Cl-完全被除去，则完成洗涤；
(9)将步骤(8)所得的羟基化石墨烯纳米片溶液放置真空干燥箱，保持-0.1MPa的真空度和45℃的温度，干燥24h，得到羟基化石墨烯纳米片粉末，研磨后保存在干燥器皿中；
(10)称取20g的赤藓糖醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入0.6g的步骤(9)所得的羟基化石墨烯纳片，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液。
(11)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行30分钟的超声震荡，形成均匀溶液。
(12)将经过步骤(11)得到的多元醇纳米复合相变材料混合溶液置于真空干燥箱中，保持-0.1MPa的真空度和80℃的温度，高温真空干燥72小时，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
实施例4：本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例的制备方法如下：
(1)首先，在500mL的烧瓶中注入300mL的去离子水，称取1.5g聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物分散加入到烧瓶中搅拌，使其完全溶解在去离子水中，然后加入0.3g石墨烯纳米片粉末，搅拌10min，得到稳定的石墨烯纳米片悬浮液；
(2)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对步骤(1)中的石墨烯纳米片悬浮液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对该石墨烯纳米片悬浮液再进行30分钟的超声震荡，形成稳定均匀的悬浮液；
(3)将步骤(2)处理后的石墨烯纳米片悬浮液置于离心机中，以5000rpm的转速，离心5min，剥离并沉淀出团聚的石墨烯纳米片，并收集顶部50％的清液，作为最终的石墨烯纳米片分散液；
(4)取步骤(3)中得到的石墨烯纳米片分散液100mL加入到250mL烧瓶中，用0.1mol/L的稀盐酸溶液将石墨烯纳米片分散液的pH值调节至3；
(5)利用磁力搅拌器将步骤(4)中得到的pH值为3的石墨烯纳米片分散液搅拌并加热至35℃。接着，将0.98g的氯化亚铁FeCl2加入到石墨烯纳米片分散液中，维持35℃持续搅拌15min，使FeCl2完全溶解；
(6)利用去离子水对过氧化氢按体积比为1:3进行稀释。然后，利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液以50mL/h的注射速度加入到步骤(5)所得的石墨烯纳米片分散液中。静置60min，让过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液。
(7)使用0.1mol/L的稀盐酸溶液对步骤(6)得到的羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤；再取少许所述步骤(7)中洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液，并滴加数滴过氧化氢，再用0.1mol/L硫氰化钾溶液验检测铁离子是否完全除去；直到铁离子完全去除，则完成洗涤；
(8)使用去离子水对步骤(7)洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液进行洗涤，利用pH试纸对羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值进行检验，利用0.05mol/L硝酸银AgNO3溶液进行检测是否有氢离子H+和氯离子Cl-残留；当羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值为7，且氢离子H+和氯离子Cl-完全被除去，则完成洗涤；
(9)将步骤(8)所得的羟基化石墨烯纳米片溶液放置真空干燥箱，保持-0.1MPa的真空度和45℃的温度，干燥24h，得到羟基化石墨烯纳米片粉末，研磨后保存在干燥器皿中；
(10)称取20g的赤藓糖醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入0.3g的步骤(9)所得的羟基化石墨烯纳片，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液。
(11)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行30分钟的超声震荡，形成均匀溶液。
(12)将经过步骤(11)得到的多元醇纳米复合相变材料混合溶液置于真空干燥箱中，保持-0.1MPa的真空度和80℃的温度，高温真空干燥72小时，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
实施例5：本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例的制备方法如下：
(1)首先，在500mL的烧瓶中注入300mL的去离子水，称取1.5g聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物分散加入到烧瓶中搅拌，使其完全溶解在去离子水中，然后加入0.3g石墨烯纳米片粉末，搅拌10min，得到稳定的石墨烯纳米片悬浮液；
(2)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对步骤(1)中的石墨烯纳米片悬浮液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对该石墨烯纳米片悬浮液再进行30分钟的超声震荡，形成稳定均匀的悬浮液；
(3)将步骤(2)处理后的石墨烯纳米片悬浮液置于离心机中，以5000rpm的转速，离心5min，剥离并沉淀出团聚的石墨烯纳米片，并收集顶部50％的清液，作为最终的石墨烯纳米片分散液；
(4)取步骤(3)中得到的石墨烯纳米片分散液100mL加入到250mL烧瓶中，用0.1mol/L的稀盐酸溶液将石墨烯纳米片分散液的pH值调节至3；
(5)利用磁力搅拌器将步骤(4)中得到的pH值为3的石墨烯纳米片分散液搅拌并加热至35℃。接着，将0.98g的氯化亚铁FeCl2加入到石墨烯纳米片分散液中，维持35℃持续搅拌15min，使FeCl2完全溶解；
(6)利用去离子水对过氧化氢按体积比为1:3进行稀释。然后，利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液以50mL/h的注射速度加入到步骤(5)所得的石墨烯纳米片分散液中。静置90min，让过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液。
(7)使用0.1mol/L的稀盐酸溶液对步骤(6)得到的羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤；再取少许所述步骤(7)中洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液，并滴加数滴过氧化氢，再用0.1mol/L硫氰化钾溶液验检测铁离子是否完全除去；直到铁离子完全去除，则完成洗涤；
(8)使用去离子水对步骤(7)洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液进行洗涤，利用pH试纸对羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值进行检验，利用0.05mol/L硝酸银AgNO3溶液进行检测是否有氢离子H+和氯离子Cl-残留；当羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值为7，且氢离子H+和氯离子Cl-完全被除去，则完成洗涤；
(9)将步骤(8)所得的羟基化石墨烯纳米片溶液放置真空干燥箱，保持-0.1MPa的真空度和45℃的温度，干燥24h，得到羟基化石墨烯纳米片粉末，研磨后保存在干燥器皿中；
(10)称取20g的赤藓糖醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入0.3g的步骤(9)所得的羟基化石墨烯纳片，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液。
(11)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行30分钟的超声震荡，形成均匀溶液。
(12)将经过步骤(11)得到的多元醇纳米复合相变材料混合溶液置于真空干燥箱中，保持-0.1MPa的真空度和80℃的温度，高温真空干燥72小时，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
实施例6：本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例的制备方法如下：
(1)首先，在500mL的烧瓶中注入300mL的去离子水，称取1.5g聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物分散加入到烧瓶中搅拌，使其完全溶解在去离子水中，然后加入0.3g石墨烯纳米片粉末，搅拌10min，得到稳定的石墨烯纳米片悬浮液；
(2)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对步骤(1)中的石墨烯纳米片悬浮液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对该石墨烯纳米片悬浮液再进行30分钟的超声震荡，形成稳定均匀的悬浮液；
(3)将步骤(2)处理后的石墨烯纳米片悬浮液置于离心机中，以5000rpm的转速，离心5min，剥离并沉淀出团聚的石墨烯纳米片，并收集顶部50％的清液，作为最终的石墨烯纳米片分散液；
(4)取步骤(3)中得到的石墨烯纳米片分散液100mL加入到250mL烧瓶中，用0.1mol/L的稀盐酸溶液将石墨烯纳米片分散液的pH值调节至3；
(5)利用磁力搅拌器将步骤(4)中得到的pH值为3的石墨烯纳米片分散液搅拌并加热至35℃。接着，将0.98g的氯化亚铁FeCl2加入到石墨烯纳米片分散液中，维持35℃持续搅拌15min，使FeCl2完全溶解；
(6)利用去离子水对过氧化氢按体积比为1:3进行稀释。然后，利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液以50mL/h的注射速度加入到步骤(5)所得的石墨烯纳米片分散液中。静置180min，让过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液。
(7)使用0.1mol/L的稀盐酸溶液对步骤(6)得到的羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤；再取少许所述步骤(7)中洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液，并滴加数滴过氧化氢，再用0.1mol/L硫氰化钾溶液验检测铁离子是否完全除去；直到铁离子完全去除，则完成洗涤；
(8)使用去离子水对步骤(7)洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液进行洗涤，利用pH试纸对羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值进行检验，利用0.05mol/L硝酸银AgNO3溶液进行检测是否有氢离子H+和氯离子Cl-残留；当羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值为7，且氢离子H+和氯离子Cl-完全被除去，则完成洗涤；
(9)将步骤(8)所得的羟基化石墨烯纳米片溶液放置真空干燥箱，保持-0.1MPa的真空度和45℃的温度，干燥24h，得到羟基化石墨烯纳米片粉末，研磨后保存在干燥器皿中；
(10)称取20g的赤藓糖醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入0.3g的步骤(9)所得的羟基化石墨烯纳片，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液。
(11)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行30分钟的超声震荡，形成均匀溶液。
(12)将经过步骤(11)得到的多元醇纳米复合相变材料混合溶液置于真空干燥箱中，保持-0.1MPa的真空度和80℃的温度，高温真空干燥72小时，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
实施例7：本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例的制备方法如下：
(1)首先，在500mL的烧瓶中注入300mL的去离子水，称取1.5g聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物分散加入到烧瓶中搅拌，使其完全溶解在去离子水中，然后加入0.3g石墨烯纳米片粉末，搅拌10min，得到稳定的石墨烯纳米片悬浮液；
(2)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对步骤(1)中的石墨烯纳米片悬浮液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对该石墨烯纳米片悬浮液再进行30分钟的超声震荡，形成稳定均匀的悬浮液；
(3)将步骤(2)处理后的石墨烯纳米片悬浮液置于离心机中，以5000rpm的转速，离心5min，剥离并沉淀出团聚的石墨烯纳米片，并收集顶部50％的清液，作为最终的石墨烯纳米片分散液；
(4)取步骤(3)中得到的石墨烯纳米片分散液100mL加入到250mL烧瓶中，用0.1mol/L的稀盐酸溶液将石墨烯纳米片分散液的pH值调节至3；
(5)利用磁力搅拌器将步骤(4)中得到的pH值为3的石墨烯纳米片分散液搅拌并加热至35℃。接着，将0.98g的氯化亚铁FeCl2加入到石墨烯纳米片分散液中，维持35℃持续搅拌15min，使FeCl2完全溶解；
(6)利用去离子水对过氧化氢按体积比为1:3进行稀释。然后，利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液以50mL/h的注射速度加入到步骤(5)所得的石墨烯纳米片分散液中。静置240min，让过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液。
(7)使用0.1mol/L的稀盐酸溶液对步骤(6)得到的羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤；再取少许所述步骤(7)中洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液，并滴加数滴过氧化氢，再用0.1mol/L硫氰化钾溶液验检测铁离子是否完全除去；直到铁离子完全去除，则完成洗涤；
(8)使用去离子水对步骤(7)洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液进行洗涤，利用pH试纸对羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值进行检验，利用0.05mol/L硝酸银AgNO3溶液进行检测是否有氢离子H+和氯离子Cl-残留；当羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值为7，且氢离子H+和氯离子Cl-完全被除去，则完成洗涤；
(9)将步骤(8)所得的羟基化石墨烯纳米片溶液放置真空干燥箱，保持-0.1MPa的真空度和45℃的温度，干燥24h，得到羟基化石墨烯纳米片粉末，研磨后保存在干燥器皿中；
(10)称取20g的赤藓糖醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入0.3g的步骤(9)所得的羟基化石墨烯纳片，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液。
(11)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行30分钟的超声震荡，形成均匀溶液。
(12)将经过步骤(11)得到的多元醇纳米复合相变材料混合溶液置于真空干燥箱中，保持-0.1MPa的真空度和80℃的温度，高温真空干燥72小时，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
实施例8：本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例的制备方法如下：
(1)首先，在500mL的烧瓶中注入300mL的去离子水，称取1.5g聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物分散加入到烧瓶中搅拌，使其完全溶解在去离子水中，然后加入0.3g石墨烯纳米片粉末，搅拌10min，得到稳定的石墨烯纳米片悬浮液；
(2)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对步骤(1)中的石墨烯纳米片悬浮液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对该石墨烯纳米片悬浮液再进行30分钟的超声震荡，形成稳定均匀的悬浮液；
(3)将步骤(2)处理后的石墨烯纳米片悬浮液置于离心机中，以5000rpm的转速，离心5min，剥离并沉淀出团聚的石墨烯纳米片，并收集顶部50％的清液，作为最终的石墨烯纳米片分散液；
(4)取步骤(3)中得到的石墨烯纳米片分散液100mL加入到250mL烧瓶中，用0.1mol/L的稀盐酸溶液将石墨烯纳米片分散液的pH值调节至3；
(5)利用磁力搅拌器将步骤(4)中得到的pH值为3的石墨烯纳米片分散液搅拌并加热至35℃。接着，将0.98g的氯化亚铁FeCl2加入到石墨烯纳米片分散液中，维持35℃持续搅拌15min，使FeCl2完全溶解；
(6)利用去离子水对过氧化氢按体积比为1:3进行稀释。然后，利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液以50mL/h的注射速度加入到步骤(5)所得的石墨烯纳米片分散液中。静置300min，让过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液。
(7)使用0.1mol/L的稀盐酸溶液对步骤(6)得到的羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤；再取少许所述步骤(7)中洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液，并滴加数滴过氧化氢，再用0.1mol/L硫氰化钾溶液验检测铁离子是否完全除去；直到铁离子完全去除，则完成洗涤；
(8)使用去离子水对步骤(7)洗涤后的羟基化石墨烯纳米片溶液进行洗涤，利用pH试纸对羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值进行检验，利用0.05mol/L硝酸银AgNO3溶液进行检测是否有氢离子H+和氯离子Cl-残留；当羟基化石墨烯纳米片溶液的pH值为7，且氢离子H+和氯离子Cl-完全被除去，则完成洗涤；
(9)将步骤(8)所得的羟基化石墨烯纳米片溶液放置真空干燥箱，保持-0.1MPa的真空度和45℃的温度，干燥24h，得到羟基化石墨烯纳米片粉末，研磨后保存在干燥器皿中；
(10)称取20g的赤藓糖醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入0.3g的步骤(9)所得的羟基化石墨烯纳片，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液。
(11)利用磁力搅拌器在350rpm的转速下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行60分钟的磁力搅拌；再采用超声波细胞破碎仪在650W下对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行30分钟的超声震荡，形成均匀溶液。
(12)将经过步骤(11)得到的多元醇纳米复合相变材料混合溶液置于真空干燥箱中，保持-0.1MPa的真空度和80℃的温度，高温真空干燥72小时，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
上述实施例制备的的多元醇纳米复合相变材料的相变储热性能测试结果见下表：
上述实施例之间的一个区别是静置时间不同，导致羟基含量不同；另一个是添加羟基化石墨烯的质量不同：0.1g-0.6g，得到了含有不同质量分数的羟基化石墨烯-多元醇纳米复合相变材料。
实施例1：(6)静置120min，(10)加入0.3g；实施例2：(6)静置120min，(10)加入0.1g；实施例3：(6)静置120min，(10)加入0.6g；实施例4：(6)静置60min，(10)加入0.3g；实施例5：(6)静置90min，(10)加入0.3g；实施例6：(6)静置180min，(10)加入0.3g；实施例7：(6)静置240min，(10)加入0.3g；实施例8：(6)静置300min，(10)加入0.3g。
为了比较不同羟基含量和不同碳纳米填料含量下，寻找相变储热性能最优的多元醇纳米复合相变材料。
通过实施例1、2、3，判断在本案例中，加入0.3g最优。实施例4、5、6，再比较不同静置时间，产生的羟基含量的影响，发现还是120min最好。实施例7-8的表格就是实验数据，超过25％的含量(即比例高于1:3)，相变储热性能是被削弱，尤其是焓值。
得到的结论是，静置时间120min，添加0.3g的羟基化石墨烯，质量分数为1.5％时，对于实施例来说得到的赤藓糖醇纳米复合相变材料的储热性能最好。
上述是结合实施例对本发明作出的详细说明，但是本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它任何在本发明专利核心指导思想下所作的改变、替换、组合简化等都包含在本发明专利的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，其特征在于：包括多元醇相变材料和羟基化碳纳米填料，其中羟基化碳纳米填料为表面经过羟基修饰后的石墨烯纳米片，羟基化碳纳米填料表面的羟基能与多元醇相变材料的羟基之间形成氢键。
2.根据权利要求1所述的兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，其特征在于：所述羟基化碳纳米填料表面的羟基和石墨烯纳米片以共价键形式连接。
3.根据权利要求1或2所述的兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，其特征在于：所述羟基化碳纳米填料表面的羟基基团数目和石墨烯纳米片中碳原子数目比例为1:3。
4.根据权利要求1所述的兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，其特征在于：所述多元醇相变材料为含有2个或2个以上羟基的有机多元醇类相变材料。
5.根据权利要求1所述的兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料，其特征在于：所述羟基化碳纳米填料占该多元醇纳米复合相变材料的质量分数为0.5％～3％。
6.一种权利要求1～4任意一项所述多元醇纳米复合相变材料的制备方法，其特征在于：
通过去离子水和石墨烯纳米片粉末制备石墨烯纳米片悬浮液，并经搅拌和震荡形成稳定均匀的悬浮液；
石墨烯纳米片悬浮液经离心后收集其顶部清液，作为石墨烯纳米片分散液；
利用稀硫酸溶液调节石墨烯纳米片分散液的pH值；
将氯化亚铁加入石墨烯纳米片分散液并使其完全溶解；
将稀释后的过氧化氢溶液加入到石墨烯纳米片分散液中，过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液；
对羟基化石墨烯纳米片溶液进行过滤洗涤，除去羟基化石墨烯纳米片溶液中残留的铁离子、氢离子和氯离子；
羟基化石墨烯纳米片溶液干燥后得到羟基化石墨烯纳米片粉末，即所述羟基化碳纳米填料；
将多元醇粉末熔化并溶解在无水乙醇中，再加入羟基化石墨烯纳米片粉末，得到多元醇纳米复合相变材料混合溶液；
对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行震荡搅拌，得到均匀溶液；
对多元醇纳米复合相变材料混合溶液进行干燥，使无水乙醇完全蒸发从而得到多元醇纳米复合相变材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述石墨烯纳米片悬浮液中包括分散剂。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述将稀释后的过氧化氢溶液加入到石墨烯纳米片分散液中，过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应，得到羟基化石墨烯纳米片溶液，包括：
过氧化氢与去离子水按体积比为1:3进行稀释，利用微量注射泵将稀释后的过氧化氢溶液，以50mL/h的注射速度加入到石墨烯纳米片分散液中。
9.根据权利要求6或8所述的制备方法，其特征在于：所述过氧化氢和氯化亚铁、石墨烯纳米片发生氧化还原反应的时间控制在60min、90min、120min和180min。
10.一种权利要求1～4任意一项所述多元醇纳米复合相变材料的应用，其特征在于：用于作为储热材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210871249.4A CN115260994B (zh) | 2022-07-23 | 2022-07-23 | 兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210871249.4A CN115260994B (zh) | 2022-07-23 | 2022-07-23 | 兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115260994A true CN115260994A (zh) | 2022-11-01 |
| CN115260994B CN115260994B (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=83769216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210871249.4A Active CN115260994B (zh) | 2022-07-23 | 2022-07-23 | 兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115260994B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105524595A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-04-27 | 华南理工大学 | 一种高导热复合相变材料及其制备方法 |
| CN106928906A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-07-07 | 吉林建筑大学 | 一种氧化石墨烯纳米无机相变材料及其制备方法 |
| CN108130050A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-06-08 | 北京民利储能技术有限公司 | 一种石墨烯复合储能相变材料及其制备方法 |
| CN108410428A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-17 | 仝宇浩 | 三水醋酸钠/羟基化石墨烯相变储热复合材料及制备方法 |
| CN108624296A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-10-09 | 桂林电子科技大学 | 一种氮化硼增强导热的复合固-固相变材料及其制备方法 |
| CN108822805A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-16 | 东华大学 | 基于海绵状氧化石墨烯的复合相变材料及其制备方法 |
| CN110773142A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-11 | 嘉兴烯成新材料有限公司 | 一种还原羟基化石墨烯复合半导体催化剂的制备及应用 |
| CN112126413A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-25 | 银隆新能源股份有限公司 | 复合相变材料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-07-23 CN CN202210871249.4A patent/CN115260994B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105524595A (zh) * | 2015-12-15 | 2016-04-27 | 华南理工大学 | 一种高导热复合相变材料及其制备方法 |
| CN106928906A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-07-07 | 吉林建筑大学 | 一种氧化石墨烯纳米无机相变材料及其制备方法 |
| CN108130050A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-06-08 | 北京民利储能技术有限公司 | 一种石墨烯复合储能相变材料及其制备方法 |
| CN108410428A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-17 | 仝宇浩 | 三水醋酸钠/羟基化石墨烯相变储热复合材料及制备方法 |
| CN108624296A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-10-09 | 桂林电子科技大学 | 一种氮化硼增强导热的复合固-固相变材料及其制备方法 |
| CN108822805A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-16 | 东华大学 | 基于海绵状氧化石墨烯的复合相变材料及其制备方法 |
| CN110773142A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-11 | 嘉兴烯成新材料有限公司 | 一种还原羟基化石墨烯复合半导体催化剂的制备及应用 |
| CN112126413A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-25 | 银隆新能源股份有限公司 | 复合相变材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈险峰等: "《非线性光学研究前沿》", vol. 1, 上海交通大学出版社, pages: 64 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115260994B (zh) | 2023-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Effect of different binders on the electrochemical performance of metal oxide anode for lithium-ion batteries | |
| CN105762362B (zh) | 碳包覆四氧化三铁/氮掺杂石墨烯复合材料及其制备应用 | |
| Yi et al. | Technology for recycling and regenerating graphite from spent lithium-ion batteries | |
| CN104868125B (zh) | 碳纳米管与炭黑的复合分散液及其制备方法 | |
| CN105460917B (zh) | 一种具有分级结构的氮掺杂碳纳米管及制备方法 | |
| CN107381544A (zh) | 一种石墨烯膜及其制备方法和应用 | |
| CN107863512A (zh) | 一种核壳结构的硅碳负极材料及其制备方法 | |
| CN103864010A (zh) | 一种氮掺杂石墨烯/铁酸钴纳米复合材料及其制备 | |
| CN109755546B (zh) | 一种锂离子动力电池用硅基复合材料的制备方法 | |
| CN108963204A (zh) | 一种类石墨烯夹层结构的硅基/硫化物负极材料制备方法 | |
| CN107611359A (zh) | 锂离子电池Ni‑NiO/石墨烯复合负极材料的制备方法 | |
| CN106848312A (zh) | 一种改性多孔石墨烯、改性多孔石墨烯负极电极片及其制备方法 | |
| CN103682286A (zh) | 硅/高分子复合微球及锂离子电池用硅碳复合负极材料及其制备方法 | |
| CN105118965B (zh) | 钠离子电池负极用SnO2/热解碳电极材料的制备方法 | |
| CN109216693A (zh) | 一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法 | |
| CN106410210A (zh) | 一种金属氢化物/纳米碳复合材料的制备方法 | |
| Wu et al. | Rhenium diselenide anchored on reduced graphene oxide as anode with cyclic stability for potassium‐ion battery | |
| CN106058182B (zh) | 一种倍率性能良好的钛酸锂/聚苯胺复合材料的制备方法 | |
| CN109244425A (zh) | 一种纳米硅碳材料的制备方法及其在锂电池的应用 | |
| CN106531986A (zh) | 一种氮化钛/氮化硅/氮化碳/石墨烯复合纳米材料及其制备方法 | |
| CN103887081A (zh) | 一种氮掺杂石墨烯/铁酸锌纳米复合材料及其制备 | |
| Jing et al. | Silicate‐Mediated Electrolytic Silicon Nanotube from Silica in Molten Salts | |
| Shi et al. | Green synthesis of high-performance porous carbon coated silicon composite anode for lithium storage based on recycled silicon kerf waste | |
| CN107611458A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池双极板及其制备方法 | |
| CN115260994A (zh) | 兼具高储热能量密度和功率密度的多元醇纳米复合相变材料 |
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 |