一种以纳米Ag包覆Ti4O7为填料的相变储能木材的制备方法与流程

本发明涉及一种以纳米ag包覆ti4o7为填料的相变储能木材的制备方法，具体涉及一种纳米纳米ag包覆ti4o7核-壳结构光催化复合粒子。

(二)

背景技术：

近年来，节能环保问题成为影响社会经济发展的重要因素之一。随着工业社会迅猛发展，人类对能源的需求量及依赖程度日益增强，对开发新型绿色能源、提升能源利用率、研发节能技术和材料日益重视。储能技术应运而生，它不仅可以减少工业生产能耗，回收余热，还可以把用热低谷期多余的能量转移到用热高峰期使用，此外，还能够吸收利用太阳能、地热等清洁能源。该技术能有效克服热能供求在时间、空间上的不匹配，减少不可再生化石能源消耗、提高能源利用率、减少环境污染。目前，常用的储能技术有显热储能、化学储能和潜热储热。在这些热能储存技术中，潜热储能储能密度大，储能过程中体系温度基本恒定，可对周围的环境进行温度调控，是目前最具有前景的储能方式。相变材料可在加热条件下通过物相变化吸收热能，并在冷却过程中释放热能，可根据环境温度的不同实现热能的储存和释放，有效克服了热能供给的时空限制。有机固-液相变材料是目前相对成熟的一种相变材料，其种类较多，具有广泛的温度适用范围，但也存在低导热率、密度小、易流失等不足，所以制备复合相变材料以改善单独有机固-液相变材料在实际应用中的性能成为目前研究的重点。

复合化是现代材料发展的重要趋势，通过不同材料的复合，可以实现材料性能的创新提升和协同优化。复合相变材料是将两种或者多种材料进行复合，以期克服单一相变材料在实际应用过程中导热率低、过冷及相分离现象、相变时易泄露等缺点，提高相变材料的应用价值，一般向相变材料中添加导热颗粒以增强其导热性能，金属粒子就是常见的导热填料，它不仅可以提高相变材料的导热效率，还可以提高基材的力学性能。复合化的金属粒子还可以克服自身存在的天然缺陷，发挥多种材料的优势。研究发现，ti4o7具有高耐磨性质，热稳定性高，可用作石油提取润滑替代材料。ti4o7粉体除了具有传统tio2粉体材料的高遮盖力、高分散力以及优良耐热性，其耐酸性、耐碱性、表面活性、分散性更好，且完全无磁性，加之环保无毒，符合食品级安全标准，也是一种黑度纯正的高端无机功能颜料。纳米ag粒子热导率高、反应活性好、比表面积大、抑菌性好，且可以吸收大部分太阳光，光热转化效率高，是一种极佳的导热金属材料。但是纳米ag由于表面活性大，颗粒极易产生软团聚，形成尺寸较大的软团聚体，从而影响纳米ag粉及其衍生品的开发应用。如果能将ti4o7和纳米ag的优点结合起来，将纳米ag接枝到ti4o7表面，就可以制备一种分散性良好，且对太阳光具有高转化效率的核-壳纳米导热粒子。然后将其作为导热填料与聚乙二醇共混制备相变储能材料，最后将相变储能材料利用真空-加压法对木材进行浸渍，使木材获得长期高效的储能能力。本产品具有节能环保、平衡室温、可降解的特点，可用于建筑、家具、室内装饰装修，为人们营造一个绿色环保、节能舒适的工作与生活环境。

(三)

技术实现要素：

本发明的目的是利用纳米ag共轭接枝ti4o7制备核-壳结构的光催化复合粒子，然后将其作为导热填料与聚乙二醇共混制备相变储能材料，最后将相变储能材料利用真空-加压法对木材进行浸渍，使木材获得长期高效的储能能力

本发明的技术方案：

一种以纳米ag包覆ti4o7为填料的相变储能木材的制备方法。所属复合粒子是一种核-壳结构复合材料。以ti4o7粒子作为核体，表面包覆纳米ag作为壳体，制备一种对紫外-可见光具有强吸收的导热复合纳米粒子。然后将其作为导热填料与peg-800充分混合，采用真空加压法将该相变材料对木材进行浸渍处理，从而制备一种可对室温进行调节的新型相变储能木材。具体包括以下步骤：

(1)首先将刨切后的木材置于水中抽真空(-0.1mpa，1h)，排出木材内部空气，然后制备质量比为1％的naoh与0.5％na2so3混合液，加热到95℃后将木材置于混合液内蒸煮24h(过程中混合液更换3-4次)，最后将蒸煮过的木材置于78℃乙醇沸腾液内1h，置换出木材中的水分，制备好的木材保存在无水乙醇内。

(2)称取适量的纳米ag和ti4o7，质量比为4:1，备用，先在去离子水中加入适量的ctab，搅拌均匀后添加ti4o7，ctab的质量为ti4o7和去离子水总质量的0.02％；先以6000r/min高速搅拌10min，再在600w下超声10min，得到阳离子型ti4o7分散液。

(3)在去离子水中加入适量的sds，搅拌均匀后添加纳米ag，sds的质量为纳米ag和去离子水总质量的0.05％；先以6000r/min高速搅拌10min，再在600w下超声10min，得到阴离子型纳米ag分散液。

(4)将纳米ag分散液和ti4o7分散液共混，超声10min，然后抽真空过滤，在50℃下真空干燥24h，得到纳米ag接枝ti4o7。

(5)称取适量的peg-800置于50℃的恒温水浴锅中直到熔化，然后加入适量的无水乙醇高速搅拌1h，peg-800和无水乙醇的质量比为7:3，称取2wt％的纳米ag接枝ti4o7与peg-800混合，6000r/min高速搅拌2h后再在600w下超声20min，制备相变储能悬浮液。

(6)利用真空-加压法将步骤(5)制备的相变储能材料对木材进行浸渍，首先在90℃下将预处理木材试件抽真空，真空度达-0.1mpa，在此负压条件下注入相变储能悬浮液，保压30min后恢复常压，再将浸渍罐加压到1.2mpa，保压3h后卸压；后真空的真空度也为-0.1mpa，抽真空时间为10min，试件先自然干燥48h，再放入干燥箱中在60℃下进行低温慢速干燥直到质量恒定，从而得到相变储能木材。

本方法具有以下优点是：

(1)反应条件容易控制，操作方便、简单。

(2)功能化包覆后的ti4o7具有良好的分散性和全光段吸收能力，提升了导热效率。

(3)将功能化包覆后的ti4o7分散到peg-800中，提高了peg-800的储放热能力和抗流失性，然后以木材为支撑体，定型封装这一相变储能材料，使木材具备了室温调节的能力，有利于能源的节约。

(四)附图说明

图1为本发明的技术路线

(五)具体实施方式

实施例1

一种以纳米ag包覆ti4o7为填料的相变储能木材的制备方法，包括以下步骤：

(1)选取欧洲赤松，规格为长20mm×宽20mm×厚20mm，无开裂、腐朽和变色等缺陷。称重之后将木材试件置于去离子水中抽真空(-0.1mpa，1h)，排出木材内部空气。在烧杯中倒入500ml去离子水，然后加入5gnaoh和2.5gna2so3，加热到95℃后将木材置于混合液内蒸煮24h(过程中混合液更换3-4次)，期间要保证木材浸没于溶液下。最后将蒸煮过的木材置于78℃乙醇沸腾液内1h，置换出木材中的水分。制备好的木材保存在无水乙醇内。

(2)称取20g纳米ag和5gti4o7，质量比为4:1，备用，先在100ml去离子水中加入适量的ctab，搅拌均匀后添加5gti4o7，ctab的质量为0.02g；先以6000r/min高速搅拌10min，再在600w下超声10min，得到阳离子型ti4o7分散液。

(3)在100ml去离子水中加入0.06gsds，搅拌均匀后添加20g纳米ag；先以6000r/min高速搅拌10min，再在600w下超声10min，得到阴离子型纳米ag分散液。

(4)将纳米ag分散液和ti4o7分散液共混，超声10min，然后抽真空过滤，在50℃下真空干燥24h，得到纳米ag接枝ti4o7。

(5)称取适量21gpeg-800置于50℃的恒温水浴锅中直到熔化，然后加入9g无水乙醇高速搅拌1h，称取0.6g纳米ag接枝ti4o7与peg-800混合，6000r/min高速搅拌2h后再在600w下超声20min，制备相变储能悬浮液。

(6)利用真空-加压法将步骤(5)制备的相变储能材料对木材进行浸渍，首先在90℃下将预处理木材试件抽真空，真空度达-0.1mpa，在此负压条件下注入相变储能悬浮液，保压30min后恢复常压，再将浸渍罐加压到1.2mpa，保压3h后卸压；后真空的真空度也为-0.1mpa，抽真空时间为10min，试件先自然干燥48h，再放入干燥箱中在60℃下进行低温慢速干燥直到质量恒定，从而得到相变储能木材。

实施例2

一种以纳米ag包覆ti4o7为填料的相变储能木材的制备方法，包括以下步骤：

(1)选取毛白杨木，规格为长40mm×宽40mm×厚20mm，无开裂、腐朽和变色等缺陷。称重之后将木材试件置于去离子水中抽真空(-0.1mpa，1h)，排出木材内部空气。在烧杯中倒入500ml去离子水，然后加入5gnaoh和2.5gna2so3，加热到95℃后将木材置于混合液内蒸煮24h(过程中混合液更换3-4次)，期间要保证木材浸没于溶液下。最后将蒸煮过的木材置于78℃乙醇沸腾液内1h，置换出木材中的水分。制备好的木材保存在无水乙醇内。

(2)称取40g纳米ag和10gti4o7，质量比为4:1，备用，先在200ml去离子水中加入适量的ctab，搅拌均匀后添加10gti4o7，ctab的质量为0.04g；先以6000r/min高速搅拌10min，再在600w下超声10min，得到阳离子型ti4o7分散液。

(3)在200ml去离子水中加入0.12gsds，搅拌均匀后添加40g纳米ag；先以6000r/min高速搅拌10min，再在600w下超声10min，得到阴离子型纳米ag分散液。

(4)将纳米ag分散液和ti4o7分散液共混，超声10min，然后抽真空过滤，在50℃下真空干燥24h，得到纳米ag接枝ti4o7。

(5)称取适量42gpeg-800置于50℃的恒温水浴锅中直到熔化，然后加入18g无水乙醇高速搅拌1h，称取1.2g纳米ag接枝ti4o7与peg-800混合，6000r/min高速搅拌2h后再在600w下超声20min，制备相变储能悬浮液。

(6)利用真空-加压法将步骤(5)制备的相变储能材料对木材进行浸渍，首先在90℃下将预处理木材试件抽真空，真空度达-0.1mpa，在此负压条件下注入相变储能悬浮液，保压30min后恢复常压，再将浸渍罐加压到1.2mpa，保压3h后卸压；后真空的真空度也为-0.1mpa，抽真空时间为10min，试件先自然干燥48h，再放入干燥箱中在60℃下进行低温慢速干燥直到质量恒定，从而得到相变储能木材。