一种多级孔金属有机骨架复合相变材料及其制备方法

1.本发明涉及相变储热材料技术领域，特别是指一种多级孔金属有机骨架复合相变材料及其制备方法。


背景技术：

2.目前，相变储能技术因为能够实现能源的高效利用而备受关注。在能量过剩时，相变材料吸收热量，发生固
‑
液相变将能量以潜热形式储存起来。相反，在需要能量时，相变材料发生液
‑
固态转变，将储存的能量释放出来，从而实现能量在时间和空间上的转换利用。相变材料在太阳能、建筑、电力电子、纺织、航空航天和军事等领域已有应用。但单一的相变材料易出现泄露现象，腐蚀周边环境，从而限制了其进一步推广。
3.利用多孔骨架将相变材料进行封装制备出的复合相变储能材料可以改善相变材料在固液态转变时的液体渗漏问题。然而小的孔径虽然使得骨架毛细作用力强，将相变材料牢固束缚在孔道内，但是小的孔体积使得复合相变材料储能密度很低。大的孔道结构虽然能够保证高的储能密度，但随着孔径的增大，毛细作用力减弱，容易发生泄漏。因此开发新型的复合相变材料，在提升储能密度的同时保证复合材料的热稳定性对于相变材料的有效利用及应用推广具有重要意义。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种多级孔金属有机骨架复合相变材料及其制备方法，本发明使用熔点在46
‑
65℃，相变潜热为145
‑
175j/g的聚乙二醇(polyethylene glycol,peg)为主蓄热材料，利用高孔容和高比表面积的多级孔金属有机骨架uio
‑
66来封装相变材料。
5.该材料包括聚乙二醇
‑
2000及多级孔金属有机骨架uio
‑
66。其中，聚乙二醇
‑
2000的质量百分比含量为40
‑
60wt％。
6.多级金属有机骨架粒径在100
‑
200nm之间。
7.该材料的具体制备步骤如下：
8.s1：取质量百分数为40
‑
60wt％的聚乙二醇
‑
2000相变材料与多级孔金属有机骨架uio
‑
66混合于容量为50ml的圆底烧瓶中；
9.s2：倒入20ml无水乙醇溶剂；
10.s3：将圆底烧瓶置于水浴锅内，在70℃恒温下搅拌30分钟，得到乳白色悬浮液；
11.s4：将悬浮液倒入烧杯中，在80℃的干燥箱中干燥24小时至无水乙醇完全挥发，复合材料呈白色薄膜状覆盖于烧杯底部，碾碎后即得到白色粉末状复合相变储热材料。
12.本发明的上述技术方案的有益效果如下：
13.本发明可有效解决相变材料在固液态转变时的液体渗漏问题，能够在提升储能密度的同时保证复合材料的热稳定性，可用于中低温热能存储；具体为：
14.(1)所制备的复合相变材料能够有效防止相变芯材泄露、腐蚀等问题，在提升储能
密度的同时保证复合材料的热稳定性；
15.(2)本发明能够根据实际需要调控相变材料的负载量，所得的复合相变材料可用于中低温热存储，使能源能够得到有效利用。
附图说明
16.图1为本发明uio
‑
66粉末材料的扫描电镜图片；
17.图2为本发明uio
‑
66粉末材料的氮气吸脱附曲线图；
18.图3为本发明uio
‑
66粉末材料的孔径分布曲线图；
19.图4为美国ta仪器公司sdt
‑
q600差示扫描量热仪测得的实施案例1
‑
3的相变曲线；
20.图5为本发明实施案例3得到的多级孔金属有机骨架复合相变材料的潜热焓与其他纳米孔复合相变材料最高潜热焓的对比。
具体实施方式
21.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
22.本发明提供一种多级孔金属有机骨架复合相变材料及其制备方法。
23.该材料包括聚乙二醇
‑
2000及多级孔金属有机骨架uio
‑
66。其中，聚乙二醇
‑
2000的质量百分比含量为40
‑
60wt％。
24.如图1所示为uio
‑
66粉末材料的扫描电镜图片，图2为uio
‑
66粉末材料的氮气吸脱附曲线，图3为uio
‑
66粉末材料的孔径分布曲线图。
25.下面结合具体实施例和比较例予以说明。
26.实施例1
27.(1)取0.066g聚乙二醇
‑
2000相变材料与0.1g多级孔金属有机骨架uio
‑
66混合于50ml的圆底烧瓶中；
28.(2)倒入20ml无水乙醇溶剂；
29.(3)将圆底烧瓶置于水浴锅内，在70℃恒温下搅拌30分钟，得到乳白色悬浮液；
30.(4)将悬浮液倒入烧杯中，在80℃的干燥箱中干燥24小时至无水乙醇完全挥发，复合材料呈白色薄膜状覆盖于烧杯底部，碾碎后即得到白色粉末状复合相变储热材料。
31.实施例2
32.(1)取0.1g聚乙二醇
‑
2000相变材料与0.1g多级孔金属有机骨架uio
‑
66混合于50ml的圆底烧瓶中；
33.(2)倒入20ml无水乙醇溶剂；
34.(3)将圆底烧瓶置于水浴锅内，在70℃恒温下搅拌30分钟，得到乳白色悬浮液；
35.(4)将悬浮液倒入烧杯中，在80℃的干燥箱中干燥24小时至无水乙醇完全挥发，复合材料呈白色薄膜状覆盖于烧杯底部，碾碎后即得到白色粉末状复合相变储热材料。
36.实施案例3
37.(1)取0.15g聚乙二醇
‑
2000相变材料与0.1g多级孔金属有机骨架uio
‑
66混合于50ml的圆底烧瓶中；
38.(2)倒入20ml无水乙醇溶剂；
39.(3)将圆底烧瓶置于水浴锅内，在70℃恒温下搅拌30分钟，得到乳白色悬浮液；
40.(4)将悬浮液倒入烧杯中，在80℃的干燥箱中干燥24小时至无水乙醇完全挥发，复合材料呈白色薄膜状覆盖于烧杯底部，碾碎后即得到白色粉末状复合相变储热材料。
41.对制备得到的多级孔金属有机骨架复合相变材料的主要性能指标进行分析。
42.图4和表1是美国ta仪器公司的sdt
‑
q600差示扫描量热仪测得的由实施案例1
‑
3制备得到的复合相变材料熔点和潜热焓。由图4和表1可以看出，复合相变材料的潜热焓随聚乙二醇
‑
2000的质量百分比增加而增加，而且当聚乙二醇
‑
2000质量百分比为60wt％时，复合相变材料经过50次冷热循环后的熔点和潜热焓几乎不变，表明本发明多级孔金属骨架复合相变材料具有较好的热循环稳定性。
43.表1本发明多级孔金属有机骨架复合相变材料的熔点和潜热焓测试数据
[0044][0045]
图5为实施案例3得到的多级孔金属有机骨架复合相变材料的潜热焓与其他纳米孔复合相变材料最高潜热焓的对比。由图中可以看出，本发明多级孔金属有机骨架复合相变材料具有较高的潜热焓，储热性能好，可用于中低温热能存储。
[0046]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。