本發(fā)明屬于相變儲(chǔ)能材料領(lǐng)域，特別涉及一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨笕找嬖鲩L，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，備受矚目。然而，太陽能具有間歇性和不穩(wěn)定性的顯著缺點(diǎn)，這極大地限制了其廣泛、高效的應(yīng)用。相變儲(chǔ)能材料的出現(xiàn)為解決太陽能間歇性問題提供了有效途徑。相變儲(chǔ)能技術(shù)是指物質(zhì)在相變過程中吸收或釋放大量潛熱，從而實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存與釋放。相變材料在特定溫度下會(huì)發(fā)生固-液、液-氣等相變，吸收或釋放大量熱量，并且具有儲(chǔ)能密度高、溫度控制恒定等優(yōu)勢，能在太陽能充足時(shí)儲(chǔ)存多余熱量，在太陽能不足時(shí)釋放熱量，保障能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。

2、聚乙二醇(peg)是一種常見固-液相變材料，具有相變溫度范圍較寬、相變潛熱相對(duì)較高、熱穩(wěn)定性表現(xiàn)良好等特點(diǎn)。聚乙二醇還具有良好化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，對(duì)環(huán)境相對(duì)友好。但是，聚乙二醇存在相變過程中易泄漏、其導(dǎo)熱系數(shù)和光熱轉(zhuǎn)換效率低等問題。

3、硅藻土作為一種天然的多孔礦物材料，具有儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、吸附能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。其獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)可以為相變材料提供良好的負(fù)載場所，能夠有效防止相變材料在相變過程中的泄漏，提高相變材料的穩(wěn)定性和使用壽命。將硅藻土與相變儲(chǔ)能材料相結(jié)合，制備硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，應(yīng)用于太陽能領(lǐng)域，具有重大意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。本發(fā)明采用硅藻土為聚乙二醇的支撐材料，聚多巴胺和mxene作為光熱轉(zhuǎn)換材料，mxene為導(dǎo)熱增強(qiáng)材料，制得了一種應(yīng)用性能好的硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。本發(fā)明首次指出，以聚乙二醇和硅藻土為原料制備相變儲(chǔ)能材料時(shí)，當(dāng)同時(shí)引入聚多巴胺和mxene時(shí)，能夠協(xié)同提高儲(chǔ)能材料的導(dǎo)熱性能和光熱轉(zhuǎn)換性能；可見本發(fā)明解決了一般相變儲(chǔ)能材料光熱轉(zhuǎn)換效率低和導(dǎo)熱系數(shù)小的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，所述制備方法為：以聚乙二醇、硅藻土、聚多巴胺和mxene為原料，先將聚多巴胺負(fù)載在硅藻土上，然后將mxene負(fù)載在聚多巴胺及硅藻土表面，最后將聚乙二醇嵌入硅藻土孔隙中即可。

4、進(jìn)一步，所述制備方法包括以下步驟：

5、a)在室溫下，將硅藻土與鹽酸多巴胺按質(zhì)量比1.0～1.1:1.0～1.1加入到ph＝8.5～9.5的tris緩沖溶液中，鹽酸多巴胺發(fā)生自聚合；自聚合結(jié)束后經(jīng)水洗、干燥和研磨制得負(fù)載了聚多巴胺的硅藻土；

6、b)將步驟a研磨后的樣品與mxene溶液按質(zhì)量比200～300：3～6加入到水中攪拌，攪拌結(jié)束后經(jīng)水洗、干燥和研磨得到混合物；

7、c)將步驟b研磨后的混合物加入到聚乙二醇水溶液中在-0.09～-0.1mpa的真空度條件下浸漬；浸漬結(jié)束后干燥、研磨即可；其中，按質(zhì)量比硅藻土：聚乙二醇＝2.0～2.1:3.0～3.1。

8、優(yōu)選的，上述制備方法步驟a中，所述自聚合的時(shí)間為10～20h；優(yōu)選為12小時(shí)。

9、優(yōu)選的，上述制備方法步驟a中，所述自聚合過程中進(jìn)行攪拌。

10、優(yōu)選的，上述制備方法步驟a中，所述研磨至過160目篩網(wǎng)。

11、優(yōu)選的，上述制備方法步驟b中，所述攪拌時(shí)間為10～20h；優(yōu)選為12小時(shí)。

12、優(yōu)選的，上述制備方法步驟b中，所述研磨至過160目篩網(wǎng)。

13、優(yōu)選的，上述制備方法步驟c中，所述浸漬的溫度為50～60℃，浸漬時(shí)間為8～9小時(shí)。

14、優(yōu)選的，上述制備方法步驟b和c中，所述干燥溫度為80～90℃，干燥時(shí)間為6～7小時(shí)。

15、優(yōu)選的，上述制備方法步驟c中，所述研磨至過160目篩網(wǎng)。

16、優(yōu)選的，上述制備方法中，所述mxene溶液濃度為2～4mg/ml。

17、本發(fā)明的有益效果：

18、本發(fā)明以聚乙二醇、硅藻土、聚多巴胺和mxene為原料，先將聚多巴胺負(fù)載在硅藻土上，然后將mxene負(fù)載在聚多巴胺及硅藻土表面，最后將聚乙二醇嵌入硅藻土孔隙制得了一種相變儲(chǔ)能材料。所得復(fù)合相變儲(chǔ)能材料具有較高的儲(chǔ)能密度和導(dǎo)熱系數(shù)、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和熱可靠性、優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換能力；解決了一般的固-液相變材料易泄漏，對(duì)光吸收和轉(zhuǎn)換能力較弱，導(dǎo)熱系數(shù)較小的問題。

技術(shù)特征：

1.一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法為：以聚乙二醇、硅藻土、聚多巴胺和mxene為原料，先將聚多巴胺負(fù)載在硅藻土上，然后將mxene負(fù)載在聚多巴胺及硅藻土表面，最后將聚乙二醇嵌入硅藻土孔隙中即可。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述自聚合的時(shí)間為10～20h。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述自聚合過程中進(jìn)行攪拌。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，步驟a中，所述研磨至過160目篩網(wǎng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，步驟b中，所述攪拌時(shí)間為10～20h。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，步驟b和c中，所述研磨至過160目篩網(wǎng)。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，步驟c中，所述浸漬的溫度為50～60℃，浸漬時(shí)間為8～9小時(shí)。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，步驟b和c中，所述干燥溫度為80～90℃，干燥時(shí)間為6～7小時(shí)。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，所述mxene溶液濃度為2～4mg/ml。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于相變儲(chǔ)能材料領(lǐng)域，特別涉及一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。本發(fā)明提供一種導(dǎo)熱及光熱轉(zhuǎn)換增強(qiáng)型硅藻土基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，所述制備方法為：以聚乙二醇、硅藻土、聚多巴胺和MXene為原料，先將聚多巴胺負(fù)載在硅藻土上，然后將MXene負(fù)載在聚多巴胺及硅藻土表面，最后將聚乙二醇嵌入硅藻土孔隙中即可。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，以聚乙二醇和硅藻土為原料制備相變儲(chǔ)能材料時(shí)，當(dāng)同時(shí)引入聚多巴胺和MXene時(shí)，能夠協(xié)同提高儲(chǔ)能材料的導(dǎo)熱性能和光熱轉(zhuǎn)換性能；可見本發(fā)明解決了一般相變儲(chǔ)能材料光熱轉(zhuǎn)換效率低和導(dǎo)熱系數(shù)小的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：雷凡,劉萍,馮民生,范玲玲,劉春林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15