一种发热蓄热钨青铜复合粉体及其制备方法技术

本申请涉及一种发热蓄热钨青铜复合粉体，所述复合粉体呈三层包裹结构，核心层为纳米钨青铜(M

【技术实现步骤摘要】
一种发热蓄热钨青铜复合粉体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及C30B28/00领域，具体涉及一种发热蓄热钨青铜复合粉体及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人们对能源的需求量急剧增加，如何充分利用清洁、无限的太阳辐射能量已经成为了研究的主流方向。现有的有机相变蓄热材料储热密度大，热效率高，但是其较差的稳定性和容易液相流失等问题限制了其使用；无机发热材料中，钨青铜纳米粉体电阻率低、具有超导性能和近红外屏蔽性能，在近红外区域(波长800
‑
1200nm)具有较好的吸收，在可见光区(波长380
‑
780nm)也表现了较好的透过率，在透明隔热涂料、汽车贴膜、隔热窗膜、激光焊接、光热诊疗、红外滤光片、保暖纤维等领域具有广泛的应用，但是其也存在一定的问题，如发热蓄热效果不高，不耐紫外辐照，发热蓄热效果不稳定、生产重复性低等等；因此，制备出一种发热蓄热效果好、性能稳定的材料以充分利用太阳能量是本研究需要解决的问题。
[0003]中国专利CN111547771A、中国专利CN111498906A和中国专利CN110342578B公开提出了碱金属钨青铜粉体的制备方法以及用途，该方法反应机理明确、工艺过程简化、无副产物的产生且便于控制反应，但其粉体性能单一，分散性一般，需要进一步改进；而中国专利CN110407255A公开了一种碳包覆铯钨青铜复合粉体及其制备方法，通过碳层包覆使得纳米粉体保持了较好分散性。而且，通过碳包覆还可进一步提高光热转换性能。但其蓄热能力不强，并且由于包覆碳层使得粉体颜色加深变黑，导致其在下游应用受限。
[0004]中国专利CN110067038A公开了一种蓄热用纳米智能纤维的制备方法，使用掺杂有铯钨青铜的聚乙烯醇缩丁醛作为壳层包裹正十八烷，通过静电纺丝制备纳米智能纤维，虽然此材料的相变潜热高，但是铯钨青铜直接暴露于材料外表面，在经紫外光长期照射后，此材料的发热蓄热效果会明显降低；中国专利CN109778424B公开了一种相变保暖絮片及其制备方法，其技术方案中使用了二氧化硅包裹石蜡的相变微胶囊，这种微胶囊在固液转变时仍然会有相变材料流失的风险，造成蓄热能力的降低甚至丧失。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术首先提供了一种发热蓄热钨青铜复合粉体；所述复合粉体呈三层包裹结构，核心层为纳米钨青铜(M
x
WO3)，中间层为介孔氧化物，表层为有机蓄热体；所述有机蓄热体接枝于中间层。
[0006]纳米钨青铜具有良好的发热蓄热效果，但是其抗紫外照射性能不佳，导致蓄热性能不稳定，在纳米钨青铜表面包裹介孔氧化层，以降低紫外照射带来的影响，并且结合有机相变蓄热材料，提升蓄热效率。
[0007]进一步地，所述M
x
WO3中M为碱金属、碱土金属元素、稀土金属元素中的任意一种。
[0008]进一步地，所述M
x
WO3中M选自锂、钠、钾、铷、铯、钕、镧中的任意一种。
[0009]优选地，所述M
x
WO3中M为铯；铯离子的半径微大于钨氧八面体中六方通道的半径，当发生晶格畸变时铯离子在钨氧八面体中的掺杂效率更高更稳定，并且由于表面缺陷增多，可以使红外吸收能力得到很大的提升。
[0010]进一步地，所述x为0.01
‑
0.5；优选地，x为0.1
‑
0.33。
[0011]进一步地，本专利技术对M
x
WO3的结构不做严格要求，包括但不限于球状、棒状、片状、花状。
[0012]在一种优选的实施方式中，所述M
x
WO3呈纳米片状结构；优选地，所述片状结构的宽度为3
‑
35nm，长度为15
‑
200nm，厚度为2
‑
25nm。
[0013]进一步地，所述中间层的介孔氧化物选自介孔氧化钛、介孔氧化铝、介孔氧化硅、介孔氧化钨、介孔氧化铬、介孔氧化镁、介孔氧化铁、介孔氧化铟、介孔氧化铈、介孔氧化钴及其组合中的至少一种。
[0014]进一步地，所述介孔氧化物选自介孔氧化铝、介孔氧化硅、介孔氧化钨中的至少一种。
[0015]在一种优选的实施方式中，所述介孔氧化物为介孔氧化铝。
[0016]进一步地，所述中间层的厚度≤30nm。
[0017]进一步地，所述中间层的厚度为5
‑
20nm。
[0018]优选地，所述中间层的厚度为5
‑
10nm。
[0019]进一步地，所述表层的有机蓄热体接枝于中间层上；现有技术中通常将有机相变材料通过氢键插层到无机相中，但是这种作用力太小，相变材料存在流失风险；本申请将有机蓄热体通过化学作用接枝于氧化铝的表面，避免其吸热相变时流失，增加了复合粉体的发热蓄热稳定性。
[0020]进一步地，所述有机蓄热体选自石蜡、脂肪酸、羧酸盐、多元醇、聚乙烯中的任意一种。
[0021]优选地，所述有机蓄热体为脂肪酸。
[0022]进一步地，所述有机蓄热体为碳原子数为8
‑
18的直链脂肪酸。
[0023]进一步地，所述表层的接枝厚度为10
‑
40nm；优选为10
‑
20nm。
[0024]其次，本专利技术还提供了所述发热蓄热钨青铜复合粉体的制备方法。
[0025]进一步地，所述复合粉体的制备方法包括：
[0026](1)M
x
WO3钨青铜粉体的制备：采用金属源、钨源、三氧化钨制备钨青铜粉体。
[0027](2)介孔氧化物包裹钨青铜粉体的制备：将金属盐与表面活性剂分散于去离子水中，使金属离子浓度为0.05
‑
0.15mol/L，再用氨水调节溶液pH为8
‑
9.5，将此溶液混缓慢加入钨青铜粉体中搅拌反应一段时间，经抽滤、洗涤、烘干、粉碎后得到前驱体A，将前驱体A在300
‑
400℃下煅烧1
‑
2h，即得介孔氧化物包裹钨青铜粉体。
[0028](3)表层有机蓄热体的接枝：将有机蓄热体和介孔氧化物包裹钨青铜粉体加入重蒸四氢呋喃中搅拌30分钟，在氮气保护下加入N,N'
‑
二环己基碳酰亚胺(DCC)和4
‑
二甲氨基吡啶(DMAP)后，75℃冷凝回流搅拌，结束后过滤、干燥即可。
[0029]所述步骤(1)钨青铜粉体的制备包括两种制备方法，方法一：首先将所需碱金属源、钨源、三氧化钨经混合后在温度为400～800℃的真空下煅烧1.5～9h，得到所需碱金属钨青铜粉体；
[0030]方法二：向一定质量的钨粉(钨源)和三氧化钨中加入过氧化氢溶液溶解得到溶胶；再加入M的盐搅拌，干燥后得前驱体B；将前驱体B研磨后于400
‑
800℃煅烧1.5
‑
9h，即得钨青铜粉体。
[0031]进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发热蓄热钨青铜复合粉体，其特征在于，所述复合粉体呈三层包裹结构，核心层为纳米钨青铜M
x
WO3，中间层为介孔氧化物，表层为有机蓄热体。2.根据权利要求1所述的钨青铜复合粉体，其特征在于，所述有机蓄热体接枝于中间层。3.根据权利要求1所述的钨青铜复合粉体，其特征在于，所述M
x
WO3中M为碱金属、碱土金属元素、稀土金属元素中的任意一种，x为0.01
‑
0.5。4.根据权利要求1所述的钨青铜复合粉体，其特征在于，所述介孔氧化物选自介孔氧化铝、介孔氧化硅、介孔氧化钨、介孔氧化锡中的至少一种，中间层的厚度≤30nm。5.根据权利要求1所述的钨青铜复合粉体，其特征在于，所述有机蓄热体选自石蜡、脂肪酸、羧酸盐、多元醇、聚乙烯中的任意一种，接枝厚度为10
‑
40nm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的钨青铜复合粉体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)M
x
WO3钨青铜粉体的制备：采用金属源、钨源、三氧化钨制备钨青铜粉体；(2)介孔氧化物包裹钨青铜粉体的制备：将金属盐与表面活性剂分散于去离子水中，使金属离子浓度为0.05
‑
0.15mol/L，再用氨水调节溶液pH为8
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光耀，朱鹏，李晓明，鲁祥凯，张静，金平实，
申请(专利权)人：江苏集萃功能材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：