微孔复合相变材料的研究与应用

微孔复合相变材料的研究与应用

作者:师大云端图书馆 时间:2017-07-30 分类:参考文献 喜欢:1617
师大云端图书馆

【摘要】微孔复合相变材料是利用微孔材料比表面积大,具有丰富的孔体积,在内部孔隙间填充大量的相变材料从而形成的一种定形相变复合材料,解决了普通相变材料相变储热少、易泄漏等问题。为了提高储热性能和热稳定性,本文探究超疏水/超亲油微孔材料作为多孔载体,脂肪酸作为相变材料,采用熔融浸渍的方法制备微孔相变复合材料。第一部分:选取超疏水/超亲油单体,如1,3,5-三乙炔基苯合成微孔共轭聚合物作为相变材料的载体,通过调整单体结构实现载体的孔径、孔结构的差异,使用微孔共轭聚合物吸附链长不同的脂肪酸,对其形态结构和储热性能进行研究。研究发现微孔共轭聚合物具有较大的比表面积和超疏水/超亲油的特点,CMP-2比表面积为689m2g-1,接触角为151。,是一种理想的载体,可自发吸附相变材料,并且保持很好的热稳定性。X-射线衍射(XRD)表明,在复合材料中相变材料的晶体结构没有改变。差示扫描量热法分析(DSC)表明,微孔共轭聚合物/脂肪酸复合相变材料的储热范围在103.3kJkg-1到177.7kJkg-1,其中CMP-2/棕榈酸复合相变材料吸热峰和放热峰分别为65.3℃和53.2℃,熔融和结晶相变潜热分别为171.7kJkg-1和177.7kJkg-1,并且经过300次冷热循环后,相变潜热仍然达到179.6kJkg-1和182.9kJkg-1,展现出良好的热循环性能。第二部分:石墨烯具有优良的导热、导电性能,本研究通过硬模板法制备多孔石墨烯,以棕榈酸作为相变介质,制备复合相变材料。碳酸钙为硬模板制备了孔直径0.5nm到5nm的多孔石墨烯,并以聚二甲基硅氧烷(PDMS)气相沉积改性提高多孔石墨烯的亲油性,接触角为152.3。。经熔融浸渍法制备PDMS改性多孔石墨烯/棕榈酸复合相变材料,棕榈酸的吸附量达80.2%,将石墨烯的多孔结构完全填充均匀,XRD表明相变材料的结晶性质没有变化。DSC测得PDMS改性后的多孔石墨烯/棕榈酸复合相变材料在熔融和结晶过程中,相变潜热分别达到170.1kJkg-1和167.8kJkg-1。结果表明,超疏水/超亲油多孔材料对于有机相变材料有更好的吸附作用,可望应用于余热回收和太阳能贮存等领域。第三部分:对金属材料进行改性,制备出泡沫镍基疏水/超亲油材料,并应用于复合相变材料中,拓展了相变介质的选择范围。使用浸渍的方式将石墨烯修饰在泡沫镍骨架表面,经PDMS改性后吸附脂肪酸制备复合相变材料。扫描电镜及X射线光电能谱表明,泡沫镍表面的石墨烯覆盖均匀。PDMS改性后的载体具有疏水/超亲油的性能,在高于熔点的情况下,复合相变材料中的脂肪酸也难以泄漏。经PDMS改性后的石墨烯-泡沫镍/棕榈酸复合相变材料在熔融和结晶过程中,相变潜热分别达到126.34kJkg-1和123.41kJkg-1,与泡沫镍/棕榈酸复合相变材料相比,分别提高了362%和341%。研究结果表明,通过疏水/超亲油改性,可大幅提高复合相变材料的储热性能,具有能量密度高、稳定性好,工艺步骤简单等特点,可提高能源利用率,为超疏水/超亲油材料在相变储热领域的进一步应用研究奠定了基础。
【作者】张国栋;
【导师】梁卫东;李安;
【作者基本信息】兰州理工大学,应用化学,2014,硕士
【关键词】微孔材料;相变储热;超疏水/超亲油;相变焓;

【参考文献】
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