本發(fā)明涉及相變材料，尤其涉及一種多孔儲熱相變材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著人們的能源需求量越來越大，而煤、石油、天然氣等化石能源的儲量日益降低，且空氣污染、溫室效應(yīng)等環(huán)境問題愈發(fā)嚴(yán)重，因此如何提高可再生能源的利用以降低對化石能源的依賴，已經(jīng)成為目前的研究重點。相變材料(phase?change?material，pcm)可以利用材料的相變過程，吸收并將環(huán)境的熱量存儲起來，在需要時將熱量釋放出來，因此可以利用相變材料來實現(xiàn)對能量的存儲和利用，從而實現(xiàn)可再生能源(太陽能、風(fēng)能、水能、潮汐能)的斷續(xù)輸入和持續(xù)輸出，可以大大提高能量利用效率。

2、相變材料根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同大致可分為有機類和無機類，無機類相變材料主要包括金屬類、熔融鹽類和結(jié)晶水合鹽類等，而有機類相變材料主要包括脂類、高級烷烴類、脂肪酸類、脂肪醇類和高分子聚合物等。其中，有機相變材料具有適應(yīng)性好、潛熱高、凝固時過冷度小、無明顯相分離現(xiàn)象、熱穩(wěn)定性好、相變溫度范圍廣等優(yōu)點。

3、然而，有機相變材料在實際應(yīng)用時還存在著許多障礙，例如在熱能的存儲和釋放過程中有機相變材料容易出現(xiàn)熔融導(dǎo)致泄露的問題，因此為了改善這一問題，現(xiàn)有技術(shù)中往往將有機相變材料采用微膠囊化、多孔復(fù)合定型法等封裝手段進行封裝處理，然而這樣封裝處理后固然可以提高相變材料的防泄漏能力，但同樣限制了相變材料的光熱轉(zhuǎn)換效率和導(dǎo)熱率，因此繼續(xù)提供一種方案改善這一問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種多孔儲熱相變材料及其制備方法與應(yīng)用，通過使用mxene量子點引入生物基多孔材料制備改性多孔材料，并將改性多孔材料與相變樹脂進行真空浸漬后，能夠提高所制得的多孔儲熱相變材料的導(dǎo)熱性能和光熱轉(zhuǎn)換性能，并且具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和防泄漏能力。

2、第一方面，本發(fā)明提供的一種多孔儲熱相變材料的制備方法，包括以下步驟：對mxene膠體進行超聲分散后抽濾、透析得mxene量子點溶液；將生物基多孔材料與mxene量子點溶液進行真空浸漬得改性多孔材料；將改性多孔材料與相變樹脂進行真空浸漬得多孔儲熱相變材料。

3、本發(fā)明提供的制備方法簡單易操作，可重復(fù)性高，不需要昂貴設(shè)備，成本低廉并且對工作環(huán)境要求較低，易于進行工業(yè)化生產(chǎn)；在生物基多孔材料中引入mxene量子點能夠提供額外的傳熱通道，強化導(dǎo)熱性能，并且還能夠提高整體的光熱轉(zhuǎn)換效率，有利于對相變樹脂進行負(fù)載和充分有效封裝，當(dāng)相變樹脂吸熱熔化為流體后，基于改性多孔材料中的毛細作用和氫鍵作用，能夠有效限制相變樹脂的流動，避免相變材料滲出泄露。

4、可選地，對mxene膠體進行超聲分散后抽濾、透析得mxene量子點溶液時，包括：將mxene膠體超聲分散制得mxene納米溶液；在0.1-0.5μm的孔徑下對mxene納米溶液進行抽濾；將抽濾液以截留分子量500da的透析袋進行透析得到mxene量子點溶液。

5、可選地，將mxene膠體超聲分散制得mxene納米溶液的過程中，將mxene膠體在氮氣洗氣、冰水浴下超聲處理9-11h后，制得mxene納米溶液；和/或，在0.2μμm的孔徑下對mxene納米溶液進行抽濾。

6、可選地，mxene膠體由mxene分散液在3200-3800rpm的轉(zhuǎn)速下離心55-65min后分離制得。

7、可選地，mxene膠體中的mxene為ti3c2tx材料。

8、可選地，ti3c2tx材料的制備方法包括：將ti3alc2加入氫氟酸攪拌反應(yīng)22-26h后過濾洗滌干燥，制得ti3c2tx材料。

9、可選地，將ti3alc2加入氫氟酸攪拌反應(yīng)時，在攪拌狀態(tài)下，將ti3alc2分多次加入氫氟酸，且ti3alc2與氫氟酸的固液比為0.04-0.06g/ml。

10、可選地，將生物基多孔材料與mxene量子點溶液進行真空浸漬的過程中，生物基多孔材料由生物基材料凍干制成，優(yōu)選地，所述生物基材料包括檸檬皮、柚子皮、柑橘皮、火龍果皮中的至少一種。如此，能夠?qū)⑸锕虖U進行資源化利用，能夠有效改善生物材料浪費和污染問題，為生物材料固廢再利用領(lǐng)域提供了一種可行方案。

11、可選地，將生物基多孔材料與mxene量子點溶液進行真空浸漬得改性多孔材料的過程中，包括：將生物基多孔材料超聲分散于mxene量子點溶液制得mxene混合液；將mxene混合液在33-37℃的真空環(huán)境干燥處理后制得改性多孔材料。

12、可選地，將生物基多孔材料浸沒于mxene量子點溶液中進行真空浸漬制得改性多孔材料時，所述生物基多孔材料的平均孔徑為6.63±0.15nm，且所述改性多孔材料的平均孔徑為4.99±0.1nm。

13、可選地，將改性多孔材料與相變樹脂進行真空浸漬的過程中，包括：將改性多孔材料浸沒于相變樹脂后，在80-100℃的真空環(huán)境浸漬44-52h。

14、第二方面，本發(fā)明還提供了一種多孔儲熱相變材料，采用上述任一可選制備方法制得。

15、可選地，包括改性多孔材料及其負(fù)載的相變樹脂，且所述相變樹脂在所述改性多孔材料上負(fù)載量為85-95％；其中所述改性多孔材料包括生物基多孔材料及其負(fù)載的mxene量子點。

16、第三方面，本發(fā)明還提供了一種多孔儲熱相變材料的應(yīng)用，包括廢熱存儲、太陽能轉(zhuǎn)換吸收和電子元器件熱管理中的至少一種。

技術(shù)特征：

1.一種多孔儲熱相變材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：對mxene膠體進行超聲分散后抽濾、透析得mxene量子點溶液；將生物基多孔材料與mxene量子點溶液進行真空浸漬得改性多孔材料；將改性多孔材料與相變樹脂進行真空浸漬得多孔儲熱相變材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，對mxene膠體進行超聲分散后抽濾、透析得mxene量子點溶液時，包括：將mxene膠體超聲分散制得mxene納米溶液；在0.1-0.5μm的孔徑下對mxene納米溶液進行抽濾；將抽濾液以截留分子量500da的透析袋進行透析得到mxene量子點溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，將mxene膠體超聲分散制得mxene納米溶液的過程中，將mxene膠體在氮氣洗氣、冰水浴下超聲處理9-11h后，制得mxene納米溶液；和/或，在0.2μm的孔徑下對mxene納米溶液進行抽濾。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的制備方法，其特征在于，mxene膠體由mxene分散液在3200-3800rpm的轉(zhuǎn)速下離心55-65min后分離制得；和/或，mxene膠體中的mxene為ti3c2tx材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，將生物基多孔材料與mxene量子點溶液進行真空浸漬的過程中，生物基多孔材料由生物基材料凍干制成，優(yōu)選地，所述生物基材料包括檸檬皮、柚子皮、柑橘皮、火龍果皮中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，將生物基多孔材料與mxene量子點溶液進行真空浸漬得改性多孔材料的過程中，包括：將生物基多孔材料超聲分散于mxene量子點溶液制得mxene混合液；將mxene混合液在33-37℃的真空環(huán)境干燥處理后制得改性多孔材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，將改性多孔材料與相變樹脂進行真空浸漬的過程中，包括：將改性多孔材料浸沒于相變樹脂后，在80-100℃的真空環(huán)境浸漬44-52h。

8.一種多孔儲熱相變材料，其特征在于，如權(quán)利要求1至7任一項所述制備方法制得。

9.一種多孔儲熱相變材料，其特征在于，包括改性多孔材料及其負(fù)載的相變樹脂，且所述相變樹脂在所述改性多孔材料上負(fù)載量為85-95％；其中所述改性多孔材料包括生物基多孔材料及其負(fù)載的mxene量子點。

10.一種如權(quán)利要求1至7任一項所述制備方法所制備的多孔儲熱相變材料，或如權(quán)利要求8至9任一項所述多孔儲熱相變材料的應(yīng)用，其特征在于，包括廢熱存儲、太陽能轉(zhuǎn)換吸收和電子元器件熱管理中的至少一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多孔儲熱相變材料及其制備方法與應(yīng)用，涉及相變材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的多孔儲熱相變材料包括改性多孔材料及其負(fù)載的相變樹脂，且所述相變樹脂在所述改性多孔材料上負(fù)載量為85?95％；其中所述改性多孔材料包括生物基多孔材料及其負(fù)載的MXene量子點。本發(fā)明提供的制備方法包括以下步驟：對MXene膠體進行超聲分散后抽濾、透析得MXene量子點溶液；將生物基多孔材料與MXene量子點溶液進行真空浸漬得改性多孔材料；將改性多孔材料與相變樹脂進行真空浸漬得多孔儲熱相變材料。本發(fā)明能夠?qū)ο嘧儾牧线M行有效封裝防止泄露，并且協(xié)同提高了相變材料的光熱轉(zhuǎn)換效率和導(dǎo)熱率。

技術(shù)研發(fā)人員：胡小武,謝雨瓊,陳文靜,江雄心,唐建成
受保護的技術(shù)使用者：南昌大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/24