[发明专利]一种氧化石墨烯气凝胶热化学储热复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化石墨烯气凝胶热化学储热复合材料及其制备方法，首先对氧化石墨水溶液进行超声剥离得到氧化石墨烯水溶液；其次将氧化石墨烯水溶液与MgCl₂·6H₂O混合均匀，水热交联自组装后得到MgCl₂·6H₂O‑氧化石墨烯水凝胶复合物；最后MgCl₂·6H₂O‑氧化石墨烯水凝胶复合物经真空干燥处理得到氧化石墨烯气凝胶热化学储热复合材料。与现有技术相比，本发明以氧化石墨烯气凝胶为载体，为MgCl₂·6H₂O结晶提供巨大的比表面积，不仅可以有效解决水合无机盐易团聚的难题，而且MgCl₂·6H₂O‑氧化石墨烯水凝胶复合物具有储能密度高、反应温度可调控、分散性良好等优点，在中低温热化学储热领域有巨大的应用空间。

技术领域

本发明涉及气凝胶复合材料领域，尤其是涉及一种氧化石墨烯气凝胶热化学储热复合材料及其制备方法。

背景技术

能源是人类生存的基础，随着人们生活水平的提高，能源需求不断地增大，随之引发的环境污染如温室效应等也日益加重。开发利用新型清洁可再生资源，如风能、地热能、海洋能、核能、太阳能等成为研究热点。然而新能源利用存在一些局限性，如风能的不稳定性、核能的安全性、太阳能的时间和空间需求的不匹配等大大降低了能源利用率。为了更合理、高效、安全地利用能量，各种形式的储能技术相应地被专家学者们开发利用。热化学储热技术以储能密度高(约为潜热储热的5倍和显热储热的10倍)、热损失极小、可实现能量的远距离运输等优势而受到广泛关注。

目前，大量的热化学储热材料已经被研究报道，如无机氢氧化物体系、氧化还原体系、有机体系、金属氢化物体系、氨分解体系、碳酸盐体系及水合无机盐体系等。其中，水合无机盐材料具有储能密度高、反应条件温和、绿色无污染、廉价易得等优点，在中低温储热领域，尤其是太阳能的高效利用转化、工业废热/余热的回收利用、及以家庭为单位的建筑供暖等方面发挥巨大的作用。但是，水合无机盐热化学储热材料存在导热性差、易团聚的现象，严重降低材料的传热传质效率及循环寿命。为了克服这些缺点，现阶段学者们大多采用浸渍法将多孔载体或高比表面积基体如沸石、硅胶、蛭石、及膨胀石墨等，与水合无机盐复合来分散储热介质。然而，由于水合无机盐的负载率不高，大量引入载体材料，导致热化学储热复合材料的储能密度大大降低。

中国专利CN106634855A公开了一种混杂石墨烯凝胶/相变导热复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)取氧化石墨分散于水中，配成氧化石墨烯溶液；(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯溶液置于反应釜中，水热反应，干燥，得到石墨烯凝胶；(3)再将固-液有机相变材料和步骤(2)制得的石墨烯凝胶置于真空条件下，加热，除去多余固-液有机相变材料，冷却，即得到石墨烯凝胶/相变导热复合材料。但是该专利涉及的是相变储热领域，制备过程中水热温度为160-200℃，氧化石墨烯还原程度较高，只有极少量的含量官能团被保留，因此产物命名为石墨烯气凝胶。另外，此复合材料分为两大步骤合成，首先采用水热-冻干法制备石墨烯气凝胶，最后真空浸渍将有机相变材料填充在石墨烯气凝胶三维结构中得到二者的复合物。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种储能密度高、反应温度可调控、分散性良好的氧化石墨烯气凝胶热化学储热复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种氧化石墨烯气凝胶热化学储热复合材料的制备方法，包括：

对氧化石墨水溶液进行在20～60kHz下超声剥离得到氧化石墨烯水溶液；

将氧化石墨烯水溶液与MgCl₂·6H₂O混合均匀，通过水热交联自组装得到MgCl₂·6H₂O-氧化石墨烯水凝胶复合物；