本发明涉及一种储能木材以石墨烯量子点包覆载银二氧化钛为导热填料，属于相变储能新材料研究领域。
(二)
背景技术：
由于目前化石等不可再生资源的不断减少，太阳能、风能、潮汐等可再生能源的开发显得尤为重要。在可再生能源领域，太阳能和人们的生活息息相关，可以利用相变储能技术将太阳能转化为人类生活必需的热能，进而减少化石能源的消耗。在相变储能技术领域，固-液相变应用的最为广泛，它是通过选用高相变焓值的材料根据环境温度的变化进行储放热，当外界温度高于相变材料熔点时，相变材料吸收热量并由固体变为液体，将热能转换为内能储存起来。当外界温度低于熔点时，相变材料释放热量并由液体变为固体。在众多相变材料中，聚乙二醇(peg)具有无毒、无腐蚀、良好的化学性能、低成本等特点，其分子量从400-1000000有很多种，熔融温度在4℃-70℃各不相同，相变潜热100-200j/g。然而，聚乙二醇在单独使用时也存在导热系数低、热稳定性差、相变过程易泄漏等缺陷。通过添加具有光热响应的导热粒子可以提高聚乙二醇的热导率；将聚乙二醇和其他不易流动的有机材料进行复配可以提高聚乙二醇的抗流失性。基于以上背景，本研究拟将光热响应和相变储能理念引入木质功能材料领域，所研发的相变储能木材可应用于建筑、家具、室内装饰中，其相变温度为人居适宜环境温度。项目拟选相变温度范围在26-28℃之间的聚乙二醇800，符合人体对室温的要求。为了提高聚乙二醇800的热导率，本研究选用二氧化钛作为导热粒子。二氧化钛耐热性优良，耐酸性、耐碱性、耐溶剂性好，在水和树脂等有机溶剂中分散性好，且无毒环保，是一种活性很强的新能源材料和光催化添加剂。但是二氧化钛只能被波长较短的紫外光激发，而紫外线只占太阳光的5％，为了扩大二氧化钛的吸光波段，通常是将二氧化钛和其他具有高吸光率的材料复合。其中，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。石墨烯量子点是准零维的纳米材料，具有无毒、导电、导热等功能，将其进行功能化改性后可以很好的与其他材料接枝共聚。为此，本研究选取二氧化钛作为核体，以纳米银作为壳体对其进行包覆形成复合粒子，为了进一步提高复合粒子的导热率和吸光能力，利用石墨烯量子点对复合粒子进行二次包覆，制备具有三级响应的导热粒子。然后将导热粒子、丙烯酸和聚乙二醇复配，制备抗流失性能良好的相变储能材料。最后将相变储能材料利用真空-加压法对木材进行浸渍，在木材内部交联生成导热粒子-相变材料-木材多维半互穿网络结构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：
本发明提供了一种以石墨烯量子点包覆载银二氧化钛为填料的储能木材及半互穿网络调控方法，其目的是在于克服相变储能木材存在的封装性差、导热率低的缺陷，提供一种具有封装性好、导热率高的相变储能木材的制备方法。
本发明的技术解决方案：一种储能木材以石墨烯量子点包覆载银二氧化钛为导热填料，包含以下具体步骤：：
(1)利用2mol/l～5mol/l的氢氧化钠和0.1mol/l～1mol/l的亚硫酸钠对木材进行脱木素处理，以打开细胞壁间隙，提高储能空间；在乙醇中加入质量分数为4％的硅烷偶联剂，用草酸调整ph值为3～4后在45℃下水解1h～1.5h，然后将脱木素木材浸渍在硅烷偶联剂kh550溶液中浸渍12h，制备改性木材。
(2)将丙烯酸和蒸馏水共混配成丙烯酸溶液，制备质量分数为50％的丙烯酸溶液，加入质量分数为25％～35％的氢氧化钾调整中和度达到80％；然后加入质量分数为0.2％～0.6％的过硫酸铵和0.02％～0.06％的n，n'-亚甲基双丙烯酰胺引发自由基聚合，然后加入聚乙二醇800溶液配制混合溶液，聚乙二醇800和丙烯酸溶液的质量比为7:3；最后加入占混合溶液0.3％～0.6％的丙环唑纳米制剂，搅拌使其完全溶解，备用。
(3)将二氧化钛分散于ph为8.5的tris-hcl缓冲液中，配制0.01g/ml的二氧化钛分散液，加入盐酸多巴胺在室温下反应一段时间，使二氧化钛接枝上多巴胺，二氧化钛和盐酸多巴胺的质量比为2:1；然后加入和二氧化钛质量相同的纳米银粒子，600w超声20～30min后离心水洗2～3次，在80℃下恒温干燥后得到二氧化钛负载纳米银；然后将二氧化钛负载纳米银粒子分散于5mg/ml的羧基化石墨烯量子点溶液中，搅拌10h～12h,在80℃下恒温干燥，最后将干燥后的粉末放入马弗炉中在500℃下煅烧2h后取出研磨，得到石墨烯量子点包覆载银二氧化钛为导热填料。
(4)将上一步制备的导热填料和相变储能材料在80℃下熔融共混，导热填料质量为相变储能材料质量的10％，制备导热增强型相变储能材料。
(5)将改性木材浸渍于导热增强型相变材料液面下，先抽真空至-0.1mpa，处理10-15min，然后卸除真空并加压至1～1.4mpa，保压1h；当吸药量达到要求时，卸载压力并释放药液；再次抽真空至-0.1mpa，抽真空时间为10min。将浸渍处理后的试块用锡箔纸包好置于恒温鼓风干燥箱中，80℃干燥反应1h，然后去除包装，将试块置于恒温鼓风干燥箱中采用60℃干燥2h，升温至80℃干燥4h，105℃干燥4h的方式烘至恒质量，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)石墨烯量子点包覆载银二氧化钛具有全光段吸收能力，提高了相变储能材料的导热率。
(3)将丙烯酸、聚乙二醇和导热粒子在脱木素木材内聚合，形成了半互穿网络结构，提高了相变储能材料的抗流失性。
(4)制备的储能木材可对室内温度进行调节，减少了空调、暖气的使用频率。该木材不仅具备储能功能，也具备良好的抗腐蚀性、尺寸稳定性。
(四)具体实施方式
实施例1
一种储能木材以石墨烯量子点包覆载银二氧化钛为导热填料，包括以下步骤：
(1)挑选速生杨木，选取胸高以上的成熟边材，规格为长10m×宽10mm×厚10mm，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40g氢氧化钠和63g亚硫酸钠，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。称取90ml乙醇和10ml去离子水共混，加入3.6g硅烷偶联剂kh550，滴加少量的草酸调整ph值为3后在45℃下水解1h，然后将木材浸没于硅烷偶联剂溶液中反应12h。最后将木材取出并在室温下干燥至含水率为10％。
(2)将45g丙烯酸和45ml蒸馏水共混配成丙烯酸溶液，加入28g氢氧化钾调整中和度达到80％。然后加入0.27g过硫酸铵和0.024gn，n'-亚甲基双丙烯酰胺引发自由基聚合，然后加入300g聚乙二醇800溶液配制混合溶液；最后加入2g丙环唑纳米制剂，搅拌使其完全溶解，制备相变储能材料，备用。
(3)将5g二氧化钛分散于500mlph为8.5的tris-hcl缓冲液中，加入2.5g盐酸多巴胺在室温下反应一段时间，使二氧化钛接枝上多巴胺；然后加入5g纳米银粒子，600w超声30min后离心水洗3次，在80℃下恒温干燥后得到二氧化钛负载纳米银；然后将二氧化钛负载纳米银粒子分散于浓度为5mg/ml的100ml羧基化石墨烯量子点溶液中，搅拌10h后在80℃下恒温干燥，最后将干燥后的粉末放入马弗炉中在500℃下煅烧2h后取出研磨，得到石墨烯量子点包覆载银二氧化钛为导热填料。
(4)称取5g上一步制备的导热填料和50g相变储能材料在80℃下熔融共混，制备导热增强型相变储能材料。
(5)将改性木材浸渍于导热增强型相变材料液面下，先抽真空至-0.1mpa，处理15min，然后卸除真空并加压至1.4mpa，保压1h；当吸药量达到要求时，卸载压力并释放药液；再次抽真空至-0.1mpa，抽真空时间为10min。将浸渍处理后的试块用锡箔纸包好置于恒温鼓风干燥箱中，80℃干燥反应1h，然后去除包装，将试块置于恒温鼓风干燥箱中采用60℃干燥2h，升温至80℃干燥4h，105℃干燥4h的方式烘至恒质量，得到相变储能木材。
实施例2
一种储能木材以石墨烯量子点包覆载银二氧化钛为导热填料，包括以下步骤：
(1)挑选杉木，选取胸高以上的成熟边材，规格为长40m×宽40mm×厚10mm，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40g氢氧化钠和63g亚硫酸钠，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。称取90ml乙醇和10ml去离子水共混，加入3.6g硅烷偶联剂kh550，滴加少量的草酸调整ph值为3后在45℃下水解1h，然后将木材浸没于硅烷偶联剂溶液中反应12h。最后将木材取出并在室温下干燥至含水率为10％。
(2)将90g丙烯酸和90ml蒸馏水共混配成丙烯酸溶液，加入56g氢氧化钾调整中和度达到80％。然后加入0.54g过硫酸铵和0.048gn，n'-亚甲基双丙烯酰胺引发自由基聚合，然后加入600g聚乙二醇800溶液配制混合溶液；最后加入4g丙环唑纳米制剂，搅拌使其完全溶解，制备相变储能材料，备用。
(3)将10g二氧化钛分散于1000mlph为8.5的tris-hcl缓冲液中，加入5g盐酸多巴胺在室温下反应一段时间，使二氧化钛接枝上多巴胺；然后加入10g纳米银粒子，600w超声30min后离心水洗3次，在80℃下恒温干燥后得到二氧化钛负载纳米银；然后将二氧化钛负载纳米银粒子分散于浓度为5mg/ml的200ml羧基化石墨烯量子点溶液中，搅拌12h后在80℃下恒温干燥，最后将干燥后的粉末放入马弗炉中在500℃下煅烧2h后取出研磨，得到石墨烯量子点包覆载银二氧化钛为导热填料。
(4)称取10g上一步制备的导热填料和100g相变储能材料在80℃下熔融共混，制备导热增强型相变储能材料。
(5)将改性木材浸渍于导热增强型相变材料液面下，先抽真空至-0.1mpa，处理15min，然后卸除真空并加压至1.4mpa，保压1h；当吸药量达到要求时，卸载压力并释放药液；再次抽真空至-0.1mpa，抽真空时间为10min。将浸渍处理后的试块用锡箔纸包好置于恒温鼓风干燥箱中，80℃干燥反应1h，然后去除包装，将试块置于恒温鼓风干燥箱中采用60℃干燥2h，升温至80℃干燥4h，105℃干燥4h的方式烘至恒质量，得到相变储能木材。