[发明专利]一种具有储热放热性能的节能型三维石墨烯骨架复合相变材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有储热放热性能的节能型三维石墨烯骨架复合相变材料及其制备方法，其是由石墨烯以三维骨架相互连接的形式自组装在有机相变材料中得到的，其中有机相变材料的质量占5‑95％，其余为石墨烯。本发明石墨烯复合相变材料能有效解决有机相变材料泄漏问题，其中的三维骨架网络状分布的石墨烯很大程度上提高了相变材料的热导率，为热能收集、存储和后来热能使用提供快速传输通道，而且本发明制备方法操作简单，成本低，易于推广，本发明方法制备的石墨烯复合相变材料因选取不同的相变材料，储热能力和相变温度可变，可以满足不同应用需要，从而为该材料将来应用提供广阔的前景。

主权项

1.一种具有储热放热性能的节能型三维石墨烯骨架复合相变材料的制备方法，其特征在于：所述三维石墨烯骨架复合相变材料是由石墨烯以三维骨架结构相互连接的形式自组装在有机相变材料中得到的，在所述三维石墨烯骨架复合相变材料中有机相变材料质量占5‑95％，余量为石墨烯；在所述三维石墨烯骨架复合相变材料中，有机相变材料提供储热能力，石墨烯为热收集和热传输提供导热通道；所述有机相变材料为脂肪醇或脂肪酸；所述脂肪醇为聚乙二醇或正十四醇，所述脂肪酸选自硬脂酸、月桂酸或棕榈酸；所述聚乙二醇为PEG2000、PEG6000或PEG20000；所述三维石墨烯骨架复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：a、氧化石墨的制备将1.2g石墨置于60mL质量浓度98％的浓硫酸、2g K₂S₂O₈和2g P₂O₅的混合溶液中，在85℃反应4.5小时，反应后用400mL去离子水稀释反应液，依次经过滤、洗涤和60℃真空干燥后得到氧化石墨；b、氧化石墨烯的制备向100mg步骤a得到的氧化石墨中加入50mL质量浓度98％的浓硫酸和2g KMnO₄，于35℃反应2小时，然后向反应液中加80mL去离子水，再于95℃继续反应0.5小时，随后加入120mL去离子水和6mL质量浓度30％的双氧水溶液终止反应，依次经离心、洗涤和30‑40℃真空干燥后得到氧化石墨烯；所述洗涤是依次用质量浓度10％的HCl溶液和去离子水 进行洗涤；c、石墨烯的制备将100mg步骤b中得到的氧化石墨烯超声分散在100mL去离子水中，然后加入0.1g的抗坏血酸，室温条件下磁力搅拌24小时，即得到分散性良好的石墨烯；d、具有储热放热性能的节能型三维石墨烯骨架复合相变材料的制备将有机相变材料加热融成液态，然后按照目标产物中有机相变材料和石墨烯的质量配比，向有机相变材料中加入以水或环己烷为溶剂的石墨烯溶液并混合均匀；在不低于有机相变材料的相变温度下搅拌加热5h以蒸干大部分溶剂，然后保持温度不变继续静置蒸发5h，最后室温干燥，即得节能三维石墨烯骨架复合相变材料。