一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊及制備方法，通過(guò)使用氧化石墨烯包裹復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，推出一種新型的反復(fù)進(jìn)行包裹形成以載體硅藻土為核心，相變材料為牽引體，氧化石墨烯為外層保護(hù)膜，這樣反復(fù)進(jìn)行微膠囊制作形成一個(gè)循環(huán)的體系。不僅解決了泄漏的問(wèn)題，并且產(chǎn)品具有良好的分散性、穩(wěn)定性、無(wú)毒無(wú)腐蝕性，避免了因相變材料泄漏產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)也解決了因難以分散而阻礙在實(shí)際中的應(yīng)用問(wèn)題。產(chǎn)品色澤為暗黑色，粉末狀態(tài)。
【專利說(shuō)明】一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊及制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明公開(kāi)一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊，具有分散性好，相變溫度符合人體居住的舒適范圍，相變潛熱較高并且有效解決了復(fù)合相變材料泄漏的問(wèn)題，同時(shí)還提供了其制備方法，屬于相變儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]【背景技術(shù)】:
相變儲(chǔ)能材料的研究對(duì)于充分利用太陽(yáng)能，提高人類居住的舒適環(huán)境都非常重要。相變儲(chǔ)能材料雖然在最近一些年被很多專家學(xué)者研究的異常火熱，也有了前所未有的進(jìn)步，但是想進(jìn)一步研究相變材料的實(shí)際應(yīng)用性能及更好的熱物性能確實(shí)是既漫長(zhǎng)又困難的過(guò)程，尤其是相變材料與傳統(tǒng)建材結(jié)合后泄漏的問(wèn)題，由于相變材料的流動(dòng)性，導(dǎo)致在實(shí)際中的應(yīng)用受到限制，而將相變材料微膠囊化是最直接有效的方法。
[0003]載體硅藻土是一種多孔材料，質(zhì)輕、相對(duì)密度小、比表面積大、堆積密度小、吸附性強(qiáng)、活性好、分布廣泛、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，使用硅藻土作為吸附載體已經(jīng)成為許多研究人員重點(diǎn)研究方向，但是由于硅藻土的孔屬于開(kāi)放型的孔洞，因此吸附后存在泄漏的現(xiàn)象，不利于實(shí)際應(yīng)用，因此如何使這種定型復(fù)合相變材料微膠囊化是關(guān)鍵。
[0004]目前，石墨烯在電子、信息、能源、材料以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都具有重大的應(yīng)用前景。本發(fā)明就是通過(guò)一種新型的制備工藝制備出一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊，其性能穩(wěn)定，分散性好，能夠直接應(yīng)用在建筑當(dāng)中。這種新型的材料是反復(fù)通過(guò)石墨烯進(jìn)行包裹形成以載體硅藻土為核心，相變材料為牽引體，氧化石墨烯為外層保護(hù)膜，這樣反復(fù)進(jìn)行微膠囊制作形成一個(gè)循環(huán)的體系。制備方法簡(jiǎn)單，并且可以進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明提供了一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊，是一種利用反復(fù)包裹形成以吸附載體硅藻土為核心，相變材料為牽引體，氧化石墨烯為外層保護(hù)膜，這樣反復(fù)進(jìn)行微膠囊制作形成一個(gè)循環(huán)的體系，解決了相變材料本身存在泄漏的問(wèn)題，并且產(chǎn)品分散性極好，為實(shí)際應(yīng)用提供了有效的途徑。
[0006]本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法制備，采用的母體為癸酸和月桂酸二元復(fù)合，通過(guò)有機(jī)和無(wú)機(jī)的有效結(jié)合，使用氧化石墨烯進(jìn)行包裹得到的一種分散性好的復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。
[0007]本發(fā)明提供一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊，其特征在于是主要由以下原料按重量份數(shù)比制成的:
氧化石墨稀0.5?6份、娃藻土基相變儲(chǔ)能材料90?98份；
所述的硅藻土基相變儲(chǔ)能材料包括:
載體采用硅藻土 10?20份，相變儲(chǔ)能材料采用癸酸:月桂酸=7:3的質(zhì)量比配置，吸附率達(dá)到37.5%?42.6%。
[0008]本發(fā)明所述的一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法，包括以下步驟: 1)制備氧化石墨烯:
稱取I?10份石墨，并將石墨放入200?250份濃硫酸中不斷攪拌，攪拌均勻后分別加入3?30份高錳酸鉀和I?5份硝酸鈉;在(TC的冰水混合物中攪拌控制反應(yīng)溫度不超過(guò)20°C，并持續(xù)反應(yīng)30min后升溫至35°C攪拌反應(yīng)Ih;中溫反應(yīng)完成后，升溫至80°C加去離子水反應(yīng)30min，待完成高溫反應(yīng)后加入5%的雙氧水使溶液呈現(xiàn)亮黃色，最后用10%的HCl反復(fù)沖洗至無(wú)硫酸根并用氯化鋇檢測(cè)至無(wú)沉淀;將得到的氧化石墨通過(guò)使用去離子水洗至中性，在鼓風(fēng)干燥箱中55 °C烘干，然后研磨成粉末待用；
2)制備二元相變材料:
按質(zhì)量比7:3稱取癸酸和月桂酸，在70°C的恒溫水浴鍋中將癸酸熔融，然后逐漸向已完全熔融的癸酸液體中加入月桂酸并不斷攪拌，直至二者完全熔融混合，常溫下冷卻；
3)改性娃藻土:
硅藻土粉磨成粉末狀，650°C高溫煅燒2h，常溫下冷卻；將煅燒后的硅藻土溶解在60%?70%的硫酸溶液中并且在70 0C的恒溫水域中浸泡4h，去離子水將此溶液洗滌到pH7.0進(jìn)行抽離，洗滌后的硅藻土干燥，研磨備用；
4)微膠囊制備:
a.稱取步驟3)改性后的娃藻土10?20份，加入無(wú)水乙醇作為分散劑，攪拌分散20?30分鐘;稱取12?15份的步驟2) 二元相變材料，加入無(wú)水乙醇作為分散劑，攪拌分散40?60分鐘；
b.稱取步驟I)的氧化石墨烯0.5~6份，用去離子水在超聲波下超生2h，離心得到亮黃色溶液的石墨烯溶液；
c.最后將步驟a)硅藻土分散液、相變材料分散液及步驟b)石墨烯溶液混合在1:1的無(wú)水乙醇和去離子水的混合溶劑中，并在70°C的恒溫水域中進(jìn)行蒸發(fā)攪拌，待去離子水和無(wú)水乙醇蒸發(fā)掉后，常溫下干燥，研磨制得氧化石墨烯分散型有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠嗇
ο
[0009]本發(fā)明制備的氧化石墨烯所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5%?6%，相變材料吸附率為37.5%?42.6%;相變溫度為:20.400C-20.88°C，相變潛熱為53.72J/g?57.85J/g;復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊分散狀態(tài)圖見(jiàn)圖4。
本發(fā)明的積極效果在于:通過(guò)使用氧化石墨烯包裹復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，推出一種新型的反復(fù)進(jìn)行包裹形成以載體硅藻土為核心，相變材料為牽引體，氧化石墨烯為外層保護(hù)膜，這樣反復(fù)進(jìn)行微膠囊制作形成一個(gè)循環(huán)的體系。不僅解決了泄漏的問(wèn)題，并且產(chǎn)品具有良好的分散性、穩(wěn)定性、無(wú)毒無(wú)腐蝕性，避免了因相變材料泄漏產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)也解決了因難以分散而阻礙在實(shí)際中的應(yīng)用問(wèn)題。產(chǎn)品色澤為暗黑色，粉末狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為實(shí)施例1復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊DSC測(cè)試曲線圖；
圖2為實(shí)施例2復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊DSC測(cè)試曲線圖；
圖3為實(shí)施例3復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊DSC測(cè)試曲線圖；
圖4為本發(fā)明復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊的分散狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)一步舉例描述本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明，在不背離本發(fā)明的技術(shù)解決方案的前提下，對(duì)本發(fā)明所作的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的任何改動(dòng)或改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
[0012]實(shí)施例1:
1、制備氧化石墨烯:稱取1g天然鱗片石墨，并將石墨放入裝有230ml濃硫酸的燒杯中不斷攪拌，攪拌均勻后稱取30g高錳酸鉀，5g硝酸鈉先后投入燒杯中，在(TC的冰水混合物中攪拌控制反應(yīng)溫度不超過(guò)20°C，并持續(xù)反應(yīng)30min后升溫至35°C攪拌反應(yīng)lh。中溫反應(yīng)完成后，升溫至80°C加460ml去離子水反應(yīng)30min，待完成高溫反應(yīng)后加入5%的雙氧水使溶液呈現(xiàn)亮黃色，最后用10%的HCl反復(fù)沖洗至無(wú)硫酸根并用氯化鋇檢測(cè)至無(wú)沉淀。將得到的氧化石墨通過(guò)使用去離子水洗至中性，在鼓風(fēng)干燥箱中55°C烘干，然后研磨成粉末待用。
[0013]2、準(zhǔn)備兩個(gè)10ml的燒杯，分別稱取癸酸和月桂酸:質(zhì)量比為7:3，在70 V的恒溫水浴鍋中將癸酸熔融，然后逐漸向已完全熔融的癸酸液體中加入月桂酸并不斷使用玻璃棒攪拌，直至二者完全熔融混合，常溫下冷卻。
[0014]3、改性硅藻土:首先成塊的硅藻土用球磨機(jī)粉末5分鐘，然后使用高溫爐在650°C煅燒2h，常溫下冷卻;將煅燒后的硅藻土溶解在60%?70%的硫酸溶液中并且在700C的恒溫水域中浸泡4h，然后使用去離子水將此溶液稀釋到一定程度后使用抽離瓶進(jìn)行抽離，使用去離子水將其洗至中性，將洗滌后的硅藻土放到表面皿上在100±5°C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥24小時(shí)，研磨備用。
[0015]4、(I)稱取20g改性后的娃藻土，加入125ml無(wú)水乙醇作為分散劑，在攪拌器上分散20~30分鐘;然后稱取12?15g的二元相變材料，同樣加入125ml無(wú)水乙醇作為分散劑，在攪拌器上分散40?60分鐘；(2)稱取0.5g的石墨烯使用250ml的去離子水在超聲波下超生2h，然后使用離心機(jī)離心，得到的亮黃色溶液為石墨烯溶液；(3)最后將硅藻土分散液、相變材料分散液和石墨烯溶液三者混合形成一種無(wú)水乙醇和去離子水為1:1的混合溶劑，并在70°C的恒溫水域中進(jìn)行蒸發(fā)攪拌，待去離子水和無(wú)水乙醇蒸發(fā)掉后，常溫下干燥，研磨后制得石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊。
[0016]氧化石墨烯所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1.5%，相變材料吸附率為37.5%。相變溫度為:20.400C，相變潛熱為53.72J/g;復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊DSC測(cè)試曲線圖見(jiàn)附圖1。
[0017]實(shí)施例2:
1、制備氧化石墨烯:稱取1g天然鱗片石墨，并將石墨放入裝有230ml濃硫酸的燒杯中不斷攪拌，攪拌均勻后稱取30g高錳酸鉀，5g硝酸鈉先后投入燒杯中，在(TC的冰水混合物中攪拌控制反應(yīng)溫度不超過(guò)20°C，并持續(xù)反應(yīng)30min后升溫至35°C攪拌反應(yīng)lh。中溫反應(yīng)完成后，升溫至80°C加460ml去離子水反應(yīng)30min，待完成高溫反應(yīng)后加入5%的雙氧水使溶液呈現(xiàn)亮黃色，最后用10%的HCl反復(fù)沖洗至無(wú)硫酸根并用氯化鋇檢測(cè)至無(wú)沉淀。將得到的氧化石墨通過(guò)使用去離子水洗至中性，在鼓風(fēng)干燥箱中55°C烘干，然后研磨成粉末待用。
[0018]2、準(zhǔn)備兩個(gè)10ml的燒杯，分別稱取癸酸和月桂酸:質(zhì)量比為7:3，在70 V的恒溫水浴鍋中將癸酸熔融，然后逐漸向已完全熔融的癸酸液體中加入月桂酸并不斷使用玻璃棒攪拌，直至二者完全熔融混合，常溫下冷卻。
[0019]3、改性硅藻土:首先成塊的硅藻土用球磨機(jī)粉末5分鐘，然后使用高溫爐在650°C煅燒2h，常溫下冷卻;將煅燒后的硅藻土溶解在60%?70%的硫酸溶液中并且在700C的恒溫水域中浸泡4h，然后使用去離子水將此溶液稀釋到一定程度后使用抽離瓶進(jìn)行抽離，使用去離子水將其洗至中性，將洗滌后的硅藻土放到表面皿上在100±5°C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥24小時(shí)，研磨備用。
[OO2O]4、(I)稱取20g改性后的娃藻土，加入125ml無(wú)水乙醇作為分散劑，在攪拌器上分散20~30分鐘;然后稱取12?15g的二元相變材料，同樣加入125ml無(wú)水乙醇作為分散劑，在攪拌器上分散40?60分鐘；(2)稱取Ig的石墨烯使用250ml的去離子水在超聲波下超生2h，然后使用離心機(jī)離心，得到的亮黃色溶液為石墨烯溶液；(3)最后將硅藻土分散液、相變材料分散液和石墨烯溶液三者混合形成一種無(wú)水乙醇和去離子水為1:1的混合溶劑，并在70°C的恒溫水域中進(jìn)行蒸發(fā)攪拌，待去離子水和無(wú)水乙醇蒸發(fā)掉后，常溫下干燥，研磨后制得石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊。
[0021 ]氧化石墨烯所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3%，相變材料吸附率為41.2%。相變溫度為:20.880C，相變潛熱為57.85J/g，復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊DSC測(cè)試曲線圖見(jiàn)附圖2.實(shí)施例3:
1、制備氧化石墨烯:稱取1g天然鱗片石墨，并將石墨放入裝有230ml濃硫酸的燒杯中不斷攪拌，攪拌均勻后稱取30g高錳酸鉀，5g硝酸鈉先后投入燒杯中，在(TC的冰水混合物中攪拌控制反應(yīng)溫度不超過(guò)20°C，并持續(xù)反應(yīng)30min后升溫至35°C攪拌反應(yīng)lh。中溫反應(yīng)完成后，升溫至80°C加460ml去離子水反應(yīng)30min，待完成高溫反應(yīng)后加入5%的雙氧水使溶液呈現(xiàn)亮黃色，最后用10%的HCl反復(fù)沖洗至無(wú)硫酸根并用氯化鋇檢測(cè)至無(wú)沉淀。將得到的氧化石墨通過(guò)使用去離子水洗至中性，在鼓風(fēng)干燥箱中55°C烘干，然后研磨成粉末待用。
[0022]2、準(zhǔn)備兩個(gè)10ml的燒杯，分別稱取癸酸和月桂酸:質(zhì)量比為7:3，在70 V的恒溫水浴鍋中將癸酸熔融，然后逐漸向已完全熔融的癸酸液體中加入月桂酸并不斷使用玻璃棒攪拌，直至二者完全熔融混合，常溫下冷卻。
[0023]3、改性硅藻土:首先成塊的硅藻土用球磨機(jī)粉末5分鐘，然后使用高溫爐在650°C煅燒2h，常溫下冷卻;將煅燒后的硅藻土溶解在60%?70%的硫酸溶液中并且在700C的恒溫水域中浸泡4h，然后使用去離子水將此溶液稀釋到一定程度后使用抽離瓶進(jìn)行抽離，使用去離子水將其洗至中性，將洗滌后的硅藻土放到表面皿上在100±5°C的鼓風(fēng)干燥箱中干燥24小時(shí)，研磨備用。
[0024]4、(I)稱取20g改性后的娃藻土，加入125ml無(wú)水乙醇作為分散劑，在攪拌器上分散20~30分鐘;然后稱取12?15g的二元相變材料，同樣加入125ml無(wú)水乙醇作為分散劑，在攪拌器上分散40?60分鐘；(2)稱取2g的石墨烯使用250ml的去離子水在超聲波下超生2h，然后使用離心機(jī)離心，得到的亮黃色溶液為石墨烯溶液；(3)最后將硅藻土分散液、相變材料分散液和石墨烯溶液三者混合形成一種無(wú)水乙醇和去離子水為1:1的混合溶劑，并在70°C的恒溫水域中進(jìn)行蒸發(fā)攪拌，待去離子水和無(wú)水乙醇蒸發(fā)掉后，常溫下干燥，研磨后制得石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊。
[0025]氧化石墨烯所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5.8%，相變材料吸附率為42.6%。相變溫度為:20.590C，相變潛熱為57.56J/g，復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊DSC測(cè)試曲線圖見(jiàn)附圖3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊，其特征在于是主要由以下原料按重量份數(shù)比制成的: 氧化石墨稀0.5?6份、娃藻土基相變儲(chǔ)能材料90?98份； 所述的娃藻土基相變儲(chǔ)能材料包括:載體采用娃藻土 10?20份，相變儲(chǔ)能材料采用癸酸:月桂酸=7:3的質(zhì)量比配置，吸附率達(dá)到37.5%?42.6%。2.權(quán)利要求1所述的一種氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法，包括以下步驟: 1)制備氧化石墨烯: 稱取I?10份石墨，并將石墨放入200?250份的濃硫酸中不斷攪拌，攪拌均勻后分別加入3?30份高錳酸鉀和I?5份硝酸鈉;在O0C的冰水混合物中攪拌控制反應(yīng)溫度不超過(guò)200C，并持續(xù)反應(yīng)30min后升溫至35°C攪拌反應(yīng)Ih;中溫反應(yīng)完成后，升溫至80°C加去離子水反應(yīng)30min，待完成高溫反應(yīng)后加入5%的雙氧水使溶液呈現(xiàn)亮黃色，最后用10%的HCl反復(fù)沖洗至無(wú)硫酸根并用氯化鋇檢測(cè)至無(wú)沉淀;將得到的氧化石墨通過(guò)使用去離子水洗至中性，在鼓風(fēng)干燥箱中55 °C烘干，然后研磨成粉末待用； 2)制備二元相變材料: 按質(zhì)量比7:3稱取癸酸和月桂酸，在70°C的恒溫水浴鍋中將癸酸熔融，然后逐漸向已完全熔融的癸酸液體中加入月桂酸并不斷攪拌，直至二者完全熔融混合，常溫下冷卻； 3)改性娃藻土: 硅藻土粉磨成粉末狀，650°C高溫煅燒2h，常溫下冷卻；將煅燒后的硅藻土溶解在60%?70%的硫酸溶液中并且在70 0C的恒溫水域中浸泡4h，去離子水將此溶液洗滌到pH7.0進(jìn)行抽離，洗滌后的硅藻土干燥，研磨備用； 4)微膠囊制備: a.稱取步驟3)改性后的娃藻土10?20份，加入無(wú)水乙醇作為分散劑，攪拌分散20?30分鐘;稱取12?15份的步驟2) 二元相變材料，加入無(wú)水乙醇作為分散劑，攪拌分散40?60分鐘； b.稱取步驟I)的氧化石墨烯0.5?6份，用去離子水在超聲波下超生2h，離心得到亮黃色溶液的石墨烯溶液； c.最后將步驟a)硅藻土分散液、相變材料分散液及步驟b)石墨烯溶液混合在1:1的無(wú)水乙醇和去離子水的混合溶劑中，并在70°C的恒溫水域中進(jìn)行蒸發(fā)攪拌，待去離子水和無(wú)水乙醇蒸發(fā)掉后，常溫下干燥，研磨制得氧化石墨烯分散型復(fù)合相變儲(chǔ)能微膠囊。
【文檔編號(hào)】C09K5/06GK105860936SQ201610216153
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】肖力光, 胡洪亮, 宋雙
【申請(qǐng)人】吉林建筑大學(xué)