共晶水合盐-改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法

本发明属于相变材料，尤其涉及一种共晶水合盐-改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法。

背景技术：

1、相变材料可将太阳能和风能等能源储存起来，有利于可再生资源的广泛利用。按照材料组成可以将相变材料分为无机相变材料和有机相变材料，无机相变材料具有优异的热熔、无毒、不易燃等特性，在一定程度上优于有机相变材料。过冷度较低的共晶水合盐被认为是优良的相变材料，其中，na2co3·10h2o-na2hpo4·12h2o共晶盐具有相变温度适宜、热焓高等优先而得到广泛的应用。

2、膨胀石墨具有较大的孔隙率，并且存在三维互联网络结构，为声子提供了传输路径，充分提高了复合相变材料的热导率，因此将相变材料吸附封装于膨胀石墨的孔状结构中构成复合相变材料是目前常用的方法。然而，由于膨胀石墨存在过多的自由空间会导致多孔结构的不稳定性，膨胀石墨基复合相变材料的热稳定性和相变循环可靠性还有待提高。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种共晶水合盐-改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法，以提高膨胀石墨基复合相变材料的热稳定性和相变循环可靠性。

2、为了解决以上问题，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种共晶水合盐-改性膨胀石墨复合相变材料，其中，所述复合相变材料包括二维蜂窝状或三维花状的nico2o4改性的膨胀石墨基体材料以及吸附在所述膨胀石墨基体材料上的共晶水合盐，所述共晶水合盐为包括na2co3·10h2o和na2hpo4·12h2o的共晶水合盐。

4、具体地，所述复合相变材料，所述改性的膨胀石墨基体材料与所述共晶水合盐的质量比为(1～10):(1.5～15)。

5、本发明还提供了一种如上所述的共晶水合盐-改性膨胀石墨复合相变材料的制备方法，包括步骤：

6、s10、将co(no3)2·6h2o和ni(no3)2·6h2o溶于水中形成混合溶液；

7、s20、将足量的沉淀剂和膨胀石墨加入到所述混合溶液中形成反应溶液；

8、s30、将所述反应溶液依次进行水热浸渍处理和烧结处理，制备获得二维蜂窝状或三维花状的nico2o4改性的膨胀石墨基体材料；

9、s40、将na2co3·10h2o和na2hpo4·12h2o混合后加热形成熔融状的共晶水合盐；

10、s50、将所述nico2o4改性的膨胀石墨基体材料与所述共晶水合盐混合吸附，制备获得共晶水合盐-改性膨胀石墨复合相变材料。

11、具体地，步骤s10中，所述混合溶液中co(no3)2·6h2o与ni(no3)2·6h2o的摩尔比为1:2～2:1。

12、具体地，步骤s20中，所述沉淀剂为nh4f或nh4f与c6h12n4的混合物。

13、具体地，步骤s20中，所述膨胀石墨的加入量为所述混合溶液中co(no3)2·6h2o和ni(no3)2·6h2o的总质量的1％～2％。

14、具体地，步骤s30中，所述水热浸渍处理的水热温度为100℃～120℃，时间为5h～8h。

15、具体地，步骤s30中，所述烧结处理的烧结温度为350℃～400℃，时间为3h～5h。

16、具体地，步骤s40中，将na2co3·10h2o和na2hpo4·12h2o以质量比为4:6～6:4的比例混合后加热形成熔融状的共晶水合盐。

17、具体地，步骤s50中，将所述nico2o4改性的膨胀石墨基体材料与所述共晶水合盐按照质量比为(1～10):(1.5～15)的比例混合吸附。

18、本发明提供的复合相变材料及其制备方法，以双金属氧化物nico2o4对膨胀石墨进行改性，并且得到二维蜂窝状或三维花状的改性膨胀石墨基体材料，以改性后的膨胀石墨为基体材料吸附封装共晶水合盐形成复合相变材料，双金属氧化物nico2o4可以对膨胀石墨的孔道起到支撑作用和缓冲作用，又能够提升膨胀石墨与共晶水合盐的化学相容性，结合改性的膨胀石墨基体材料的二维蜂窝状结构或三维花状结构，由此提高了膨胀石墨基复合相变材料的热稳定性和相变循环可靠性。

技术特征：

1.一种共晶水合盐-改性膨胀石墨复合相变材料，其特征在于，所述复合相变材料包括二维蜂窝状或三维花状的nico2o4改性的膨胀石墨基体材料以及吸附在所述膨胀石墨基体材料上的共晶水合盐，所述共晶水合盐为包括na2co3·10h2o和na2hpo4·12h2o的共晶水合盐。

2.根据权利要求1所述的共晶水合盐-改性膨胀石墨复合相变材料，其特征在于，所述复合相变材料，所述改性的膨胀石墨基体材料与所述共晶水合盐的质量比为(1～10):(1.5～15)。

3.一种如权利要求1或2所述的共晶水合盐-改性膨胀石墨复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

4.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，步骤s10中，所述混合溶液中co(no3)2·6h2o与ni(no3)2·6h2o的摩尔比为1:2～2:1。

5.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，步骤s20中，所述沉淀剂为nh4f或nh4f与c6h12n4的混合物。

6.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，步骤s20中，所述膨胀石墨的加入量为所述混合溶液中co(no3)2·6h2o和ni(no3)2·6h2o的总质量的1％～2％。

7.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，步骤s30中，所述水热浸渍处理的水热温度为100℃～120℃，时间为5h～8h。

8.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，步骤s30中，所述烧结处理的烧结温度为350℃～400℃，时间为3h～5h。

9.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，步骤s40中，将na2co3·10h2o和na2hpo4·12h2o以质量比为4:6～6:4的比例混合后加热形成熔融状的共晶水合盐。

10.根据权利要求3所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，步骤s50中，将所述nico2o4改性的膨胀石墨基体材料与所述共晶水合盐按照质量比为(1～10):(1.5～15)的比例混合吸附。

技术总结
本发明公开了一种共晶水合盐‑改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法。所述复合相变材料包括二维蜂窝状或三维花状的NiCo<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;改性的膨胀石墨基体材料以及吸附在所述膨胀石墨基体材料上的共晶水合盐，所述共晶水合盐为包括Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;·10H<subgt;2</subgt;O和Na<subgt;2</subgt;HPO<subgt;4</subgt;·12H<subgt;2</subgt;O的共晶水合盐。本发明以双金属氧化物NiCo<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;对膨胀石墨进行改性，以改性后的膨胀石墨为基体材料吸附封装共晶水合盐形成复合相变材料，双金属氧化物NiCo<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;可以对膨胀石墨的孔道起到支撑作用和缓冲作用，又能够提升膨胀石墨与共晶水合盐的化学相容性，由此提高了膨胀石墨基复合相变材料的热稳定性和相变循环可靠性。

技术研发人员：年洪恩,辛义秀,谈笑玲,赵玉静,王啟睿,王昭颖,周永全
受保护的技术使用者：中国科学院青海盐湖研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1