一种MXene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法

本发明涉及相变储能材料，特别是涉及一种mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法。

背景技术：

1、随着科技发展，人们对能源的需求日益增加，导致煤、石油和天然气等不可再生资源日益枯竭。面对能源危机和生态恶化，能源转型即发展可再生能源和开发利用新能源是十分迫切的。但太阳能、风能等新能源受环境、时间等因素的影响，存在不确定性，因此能源存储是解决能源危机的关键技术。相变材料作为一种储能介质，通过在可逆相变过程中的热效应进行能量的储存和释放，能提高能量利用率进而有效利用能源。其中，具有高孔隙率、低密度、隔热性的生物质材料是众多种类的多孔材料中的一种典型代表，可应用于光热转换领域。纯生物质材料的光吸收能力差，满足不了光热转换材料对光热转换效率的需求。泄露、导热性低仍然是限制相变材料应用的主要问题。

技术实现思路

1、基于上述内容，本发明提供一种mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法。本发明利用mxene/高粱秸秆生物质气凝胶作为载体负载相变材料，可在保证复合相变材料的稳定性和储热容量的基础上有效地提高其热导率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一，一种mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将高粱秸秆在碱溶液中浸泡后，洗涤至中性，之后依次冷冻干燥、碳化处理，得到多孔碳化高粱秸秆；

5、将所述多孔碳化高粱秸秆与mxene加入到水中搅拌，得到混合物；

6、将交联剂加入到所述混合物中搅拌，得到mxene/高粱秸秆水凝胶；

7、对所述mxene/高粱秸秆水凝胶进行冷冻干燥，得到mxene/高粱秸秆生物质气凝胶载体；

8、将所述mxene/高粱秸秆生物质气凝胶载体浸渍在熔化后的脂肪胺中，之后加热处理，得到所述mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料。

9、本发明技术方案之二，一种根据上述的制备方法制备得到的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料。

10、本发明技术方案之三，上述的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料在太阳能热转换中的应用。

11、本发明通过将三维骨架材料与有机相变材料结合，不仅可以解决相变材料的泄露问题还可以提高其导热性，多孔材料具有优良的结构，具有更高的孔体积、比表面积和存储容量，同时还具有优异的吸附性能，使得相变材料能够很容易地被结合到孔中。由于范德华力、氢键、表面张力等各种力，相变材料被固定在支撑基质中，从而避免相变材料从孔隙中泄漏，多孔材料负责在相变过程中保持所有结构的整体形态。这样，相变材料不仅与支撑基体结合，而且有可能改善导热性能、化学稳定性，以及提升相变储能材料的封装性能和导热性能。

12、本发明公开了以下技术效果：

13、本发明通过将mxene和碳化高粱秸秆两者混合形成三维骨架结构，有效降低界面热阻的同时还开辟了快速传热通道用以负载相变材料从而有效提高复合材料热导率，以及有效改善复合相变材料的填充率、光热转换效率和泄露性能。

14、本发明首先采用定向冷冻干燥得到mxene/高粱秸秆生物质气凝胶载体，然后通过运用真空浸渍法制备出饱和负载的复合相变材料，涉及的制备方法简单，成本低廉，绿色环保。

15、利用本发明方法制备的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的储热性能好，防泄漏性能好，绿色环保且成本低，能够在太阳能热转换方面得到应用。

技术特征：

1.一种mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述碳化处理具体为在惰性气氛下800-1000℃保温2-4小时。

3.根据权利要求1所述的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述混合物中多孔碳化高粱秸秆的浓度为50-100mg/ml；所述混合物中mxene的浓度为2-6mg/ml。

4.根据权利要求1所述的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述交联剂为柠檬酸和磷酸氢二钠质量比1:1的混合物；所述交联剂与所述多孔碳化高粱秸秆的质量比为1:2。

5.根据权利要求1所述的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法，其特征在于，对所述mxene/高粱秸秆水凝胶进行冷冻干燥的时间为2天。

6.根据权利要求1所述的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述浸渍具体为：在真空环境中60-70℃浸渍12-24小时。

7.根据权利要求1所述的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述加热处理的温度为60℃，时间为1小时。

8.根据权利要求1所述的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述脂肪胺为十四胺。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料。

10.如权利要求9所述的mxene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料在太阳能热转换中的应用。

技术总结
本发明涉及相变储能材料技术领域，特别是涉及一种MXene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的制备方法。该方法包括以下步骤：将高粱秸秆在碱溶液中浸泡后，洗涤至中性，之后依次冷冻干燥、碳化处理，得到多孔碳化高粱秸秆；将多孔碳化高粱秸秆与MXene加入到水中搅拌，得到混合物；将交联剂加入到混合物中搅拌，得到MXene/高粱秸秆水凝胶之后冷冻干燥，得到的MXene/高粱秸秆生物质气凝胶载体浸渍在熔化后的脂肪胺中，加热处理，得到MXene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料。该MXene/高粱秸秆生物质气凝胶基复合相变材料的储热性能高，防泄漏性能好，绿色环保且成本低，能够在太阳能热转换方面得到应用。

技术研发人员：于海涛,张文强,姜丽丽,胡正彪,马晓旭,樊珈鸣
受保护的技术使用者：兰州大学第一医院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17