一种金属有机骨架衍生物基光热相变材料及其应用制造技术

本发明专利技术涉及相变材料领域，具体涉及一种金属有机骨架衍生物基光热相变材料及其应用。包括氧化锌/多级孔碳复合物和吸附在氧化锌/多级孔碳复合物表面和/或孔道内的相变材料，氧化锌/多级孔碳复合物为锌

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机骨架衍生物基光热相变材料及其应用


[0001]本专利技术涉及相变材料领域，具体涉及一种金属有机骨架衍生物基光热相变材料及其应用。

技术介绍

[0002]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]太阳能作为一种理想的可再生能源具有资源丰富、无污染等优点，近年来光热转换技术是一种有效利用太阳能的途径，可以将太阳能转化为热能。然而，光热转换技术受限于太阳能的间歇性、不稳定性、分散性及能量转换效率低的问题。因此，整合先进的储能技术和光热转换技术可实现太阳能的连续可靠利用。PCMs通过材料相态转变过程中的相变潜热的吸收与释放进行热能存储和释放，具有储热密度高、工作温度稳定等特点，是目前太阳能储热利用的研究重点。然而，纯PCMs固有的弱光子捕获能力一直是制约其光热转换应用的瓶颈，因此迫切需要开发高效光热转换材料以进一步提高太阳能光
‑
热相变储能性能。

技术实现思路

[0004]专利技术目的
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种金属有机骨架衍生物基光热相变材料及其应用，本专利技术的复合相变材料以氧化锌/多级孔碳复合物为基材封装相变材料，氧化锌/多级孔碳复合物中超高分散的氧化锌纳米粒子具有较好的光子捕获能力，可实现高效快速的传热及光吸收，与相变材料协同作用具有较高光热转换效率，且具有较高稳定性，能显著提升相变材料的光热转换和存储能力，有效促进太阳能的利用。
[0006]解决方案
[0007]为实现本专利技术目的，本专利技术实施例提供了一种金属有机骨架衍生物基光热相变材料，包括氧化锌/多级孔碳复合物和吸附在氧化锌/多级孔碳复合物表面和/或孔道内的相变材料，所述氧化锌/多级孔碳复合物为锌
‑
金属有机框架经高温碳化获得的均匀分布有氧化锌纳米粒子的碳材料，所述氧化锌纳米粒子占氧化锌/多级孔碳复合物总重量的20
‑
50％。
[0008]进一步地，所述复合相变材料中，所述相变材料和氧化锌/多级孔碳复合物的质量比为1
‑
99：99
‑
1，可选地为50
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90：50
‑
10，可选地为55
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85：45
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15，可选地为55
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80：45
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20，优选地为55
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70：45
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30。
[0009]进一步地，所述氧化锌纳米粒子占氧化锌/多级孔碳复合物总重量的可选地为24
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40％，可选地为24
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35％，可选地为28
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35％，可选地为29
‑
35％，优选地为29
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30％。
[0010]进一步地，所述氧化锌纳米粒子在碳材料中高度均匀分布。
[0011]进一步地，所述锌
‑
金属有机框架选自含锌配体的MOF
‑
5材料、含锌配体的IRMOF系列材料和含锌配体的ZIF系列材料中的一种或几种。
[0012]进一步地，所述相变材料为固
‑
液相变材料，可选地选自多元醇类相变材料、石蜡类相变材料和脂肪酸类相变材料中的一种或几种。
[0013]进一步地，所述多元醇类相变材料选自聚乙二醇、季戊四醇和新戊二醇中的一种或几种；可选地所述聚乙二醇的平均分子量为800
‑
20000，可选地所述聚乙二醇的平均分子量为8000
‑
15000。
[0014]进一步地，所述石蜡类相变材料包括熔点在20
‑
60℃的石蜡。
[0015]进一步地，所述脂肪酸类相变材料选自硬脂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、癸酸、月桂酸、十五烷酸和癸二酸中的一种或几种。
[0016]进一步地，所述复合相变材料的复合过程包括如下步骤：将氧化锌/多级孔碳复合物浸入相变材料溶液中，真空浸渍，干燥，制得复合相变材料；可选地，所述相变材料溶液由相变材料溶于溶剂制得。
[0017]进一步地，复合过程中，浸渍反应温度高于相变材料的相变温度，可选地，反应温度为80
‑
120℃。
[0018]进一步地，复合过程中，干燥温度高于相变材料的相变温度，可选地，干燥温度为80
‑
120℃；可选地，干燥时间为12
‑
48h。
[0019]进一步地，所述高温碳化的条件为：惰性气体氛围下，以2
‑
8℃/min的升温速率升至碳化温度；保持碳化温度1～6h，冷却，获得碳材料。
[0020]进一步地，升温速率为5℃/min。
[0021]进一步地，碳化温度为500
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900℃；可选地碳化温度为600
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800℃；可选地碳化温度为600
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750℃，可选地碳化温度为650
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750℃，优选地为700℃。
[0022]进一步地，碳化温度保持时间2～4h，优选地为3h。
[0023]进一步地，冷却方法为：以5～15℃/min的速度冷却，可选地以10～15℃/min的速度冷却，可选地以10℃/min的速度冷却。
[0024]进一步地，惰性气体为氮气或氩气，优选地为氮气。
[0025]进一步地，所述锌
‑
金属有机框架为锌盐和有机配体反应获得。
[0026]进一步地，所述锌
‑
金属有机框架的制备方法为：将水合锌盐溶液加入有机配体，搅拌，然后滴入三乙胺，继续搅拌，收集沉淀，洗涤，干燥，制得锌
‑
金属有机框架。
[0027]进一步地，所述锌盐包括Zn(NO3)2.6H2O和Zn(NO3)2.4H2O中的一种或几种。
[0028]进一步地，所述水合锌盐和有机配体的摩尔比可选地为10：1～20，可选地为10：1～10，优选地为10：1～10，可选地为10：3～6，优选地为10：4～5。
[0029]另一方面，提供一种所述的金属有机骨架衍生物基光热相变材料的应用，用于作为光热转换材料，可选地用于太阳能储热领域中。
[0030]有益效果
[0031](1)本专利技术的复合相变材料以氧化锌/多级孔碳复合物为基材封装相变材料，氧化锌/多级孔碳复合物中超高分散的氧化锌纳米粒子具有较好的光子捕获能力，可实现高效快速的传热及光吸收，可将吸收的光能转换为热能储存在相变材料中，与相变材料协同作用具有较高光热转换效率，且具有较高稳定性，能显著提升相变材料的光热转换和存储能力，有效促进太阳能的利用。
[0032](2)本专利技术的氧化锌/多级孔碳复合物以锌
‑
金属有机框架(简称Zn
‑
MOF)高温碳化
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属有机骨架衍生物基光热相变材料，其特征在于，包括氧化锌/多级孔碳复合物和吸附在氧化锌/多级孔碳复合物表面和/或孔道内的相变材料，所述氧化锌/多级孔碳复合物为锌
‑
金属有机框架经高温碳化获得的高度均匀弥散分布有氧化锌纳米粒子的碳复合材料，所述氧化锌纳米粒子占氧化锌/多级孔碳复合物总重量的20
‑
50％。2.根据权利要求1所述的金属有机骨架衍生物基光热相变材料，其特征在于，所述复合相变材料中，所述相变材料和氧化锌/多级孔碳复合物的质量比为1
‑
99：99
‑
1，可选地为50
‑
90：50
‑
10，可选地为55
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85：45
‑
15，可选地为55
‑
80：45
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20，优选地为55
‑
70：45
‑
30；和/或，所述氧化锌纳米粒子占氧化锌/多级孔碳复合物总重量的24
‑
40％，可选地为24
‑
35％，可选地为28
‑
35％，可选地为29
‑
35％，优选地为29
‑
30％；和/或，所述氧化锌纳米粒子在碳材料中高度均匀分布。3.根据权利要求1或2所述的金属有机骨架衍生物基光热相变材料，其特征在于，所述锌
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金属有机框架选自含锌配体的MOF
‑
5材料、含锌配体的IRMOF系列材料和含锌配体的ZIF系列材料中的一种或几种。4.根据权利要求1至3任一所述的金属有机骨架衍生物基光热相变材料，其特征在于，所述相变材料为固
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液相变材料，可选地选自多元醇类相变材料、石蜡类相变材料和脂肪酸类相变材料中的一种或几种；可选地，所述多元醇类相变材料选自聚乙二醇、季戊四醇和新戊二醇中的一种或几种；可选地所述聚乙二醇的平均分子量为800
‑
20000，可选地所述聚乙二醇的平均分子量为8000
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15000；可选地，所述石蜡类相变材料包括熔点在20
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60℃的石蜡；可选地，所述脂肪酸类相变材料选自硬脂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、癸酸、月桂酸、十五烷酸和癸二酸中的一种或几种。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：苏州双碳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：