[发明专利]一种新型有序介孔碳基复合相变材料及其制备方法

权利要求书

1.一种新型有序介孔碳基复合相变材料，其特征在于：主要是以有序介孔碳作为支撑基体，熔融或可溶有机相变材料作为相变成分复合制得，其中，有序介孔碳是以F127为模板剂，间苯二酚及水解TEOS的羟基与F127的官能团通过氢键交联，在F127模板剂胶束的表面固定，接着通过间苯二酚与甲醛的聚合以及TEOS的缩聚反应得到成碳前驱体，将成碳前驱体碳化得到规则有序介孔碳，然后利用有序介孔碳的孔道结构和毛细吸附作用将熔融或可溶的有机相变材料分散入有序介孔碳内作为相变芯材制得新型有序介孔碳基复合相变材料。

2. 根据权利要求1所述的新型有序介孔碳基复合相变材料，其特征在于：所述规则有序介孔碳的孔径为4.3~4.5 nm，比表面积为342 m²/g~602 m²/g，孔容为0.43 cm³/g~0.56cm³/g。

3.根据权利要求1所述的新型有序介孔碳基复合相变材料，其特征在于：所述的可熔融或可溶的有机相变材料为石蜡类、脂肪酸类、多元醇类中的一种或多种。

4.一种新型有序介孔碳基复合相变材料的制备方法，其特征在于以下步骤：

步骤1）成碳预聚物的制备，间苯二酚及水解TEOS与模板剂F127通过氢键作用力交联，固定在F127模板胶束表面，首先，将F127溶解于去离子水与乙醇的混合溶液中，搅拌形成稳定的胶束溶液，依次添加间苯二酚、TEOS及盐酸溶液，在35 ℃~40 ℃持续搅拌2~3h，得到稳定的成碳预聚物；

步骤2）有序介孔碳的制备，在步骤1）中所得到的预聚物中添加甲醛，与间苯二酚发生聚合反应，与此同时水解的TEOS发生缩合反应，该溶液在80℃~90℃下持续反应18~24h后，抽滤烘干得到成碳前驱体，然后，高温碳化后用氢氧化钠溶液浸渍，再洗涤烘干，得到有序介孔碳；

步骤3）介孔碳基复合相变材料的制备，将熔融或溶解的有机相变材料与介孔碳材料均匀混合后放置于真空干燥箱内，通过介孔吸附和毛细作用，使有机相变材料浸渍到介孔碳的孔道中，得到有序介孔碳基复合相变材料。

5.根据权利要求4所述的新型有序介孔碳基复合相变材料，其特征在于：所述步骤1）F127在无水乙醇和去离子水混合溶液中的添加量为17%~20%。

6.根据权利要求4所述的新型有序介孔碳基复合相变材料，其特征在于：所述步骤1）间苯二酚与TEOS的质量配比2.0~2.5:2，添加的盐酸与TEOS的体积配比为2.0~2.2:2。

7.根据权利要求4所述的新型有序介孔碳基复合相变材料，其特征在于：所述步骤2）甲醛与间苯二酚的质量配比为2.0~2.5:2.5。

8.根据权利要求4所述的新型有序介孔碳基复合相变材料，其特征在于：所述步骤2）间苯二酚与甲醛聚合反应的温度为35~40℃，反应时间为3~4h。

9.根据权利要求4所述的新型有序介孔碳基复合相变材料，其特征在于：所述步骤3）熔融或可溶有机相变材料与有序介孔碳的质量配比为1.5~2.1:5，放置于真空干燥箱内的温度为50~60℃。

10. 根据权利要求1所述的新型有序介孔碳基复合相变材料，其特征在于：复合相变材料的相变焓值范围为14.39 J/g~18.62 J/g，相变控温范围为27~30℃。