[发明专利]一种高温稳定的纳米流体黑液及其制备方法与应用

说明书

本发明属于太阳能热利用技术领域，公开了一种高温稳定的纳米流体黑液及其制备方法与应用。所述纳米流体黑液由改性石墨烯纳米粒子与离子液体组成，其制备方法为：将羧基化石墨烯经预处理后至于氨基咪唑甲酰胺中，100～120℃下搅拌反应18～30h，产物经过滤、清洗、干燥后分散于四氢呋喃中，得到分散溶液，然后往分散溶液中加入NH₄BF₄，80～100℃下搅拌反应16～28h，产物经过滤、清洗、干燥，得到改性石墨烯纳米粒子，将改性石墨烯纳米粒子加入到离子液体中，搅拌分散均匀，得到所述高温稳定的纳米流体黑液。本发明所得高温稳定的纳米流体黑液高温稳定性好、导热系数高、光热转化性能好。

技术领域

本发明属于太阳能热利用技术领域，具体涉及一种高温稳定的纳米流体黑液及其制备方法与应用。

背景技术

太阳能的热利用是太阳能开发利用最常用的利用方式，主要分为200℃以下的低温热利用和中、高温热利用。中高温热利用系统主要包括集热、储热、换热、动力、发电等子系统，其在热发电、海水淡化等领域具有广泛的应用前景，其中集热器作为吸收太阳光能量转化为热能的部件，在整个热利用系统中起着关键作用。在集热器中，集热效率很大程度上取决于集热介质。

目前，集热介质主要是采用导热油和熔融盐。导热油的缺点是存在高温不稳、易分解；而熔融盐的凝固点较高，一般大于120℃，使用过程中易堵塞管道，需要额外增加一套加热保护系统以实现启动与盐的化融过程，增加了系统的复杂性与成本，并带来维护困难等缺陷。

离子液体是一类由有机阳离子与无机或有机阴离子构成的在室温或近室温下呈现液态的熔盐体系。与上述传热流体相比，离子液体具有液程宽、几乎不挥发、热稳定性和化学稳定性好等优点，在太阳能中高温热利用领域具有广阔应用前景。

传统的离子液体的导热系数较低，光热转换性能差，限制了其进一步的应用。添加纳米粒子到离子液体中构成纳米流体，其导热系数、光热转化性能有明显的提高。但现有离子液体纳米流体不耐高温，在100℃以上容易沉积、从而降低导热系数及光热转化性能。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高温稳定的纳米流体黑液。

本发明的另一目的在于提供上述高温稳定的纳米流体黑液的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述高温稳定的纳米流体黑液在太阳能热利用技术领域中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高温稳定的纳米流体黑液，由改性石墨烯纳米粒子与离子液体组成，所述改性石墨烯纳米粒子均匀分散在离子液体中。

优选地，所述纳米流体黑液中，改性石墨烯纳米粒子的质量百分含量为0.005％～0.5％。

优选地，所述改性石墨烯纳米粒子为咪唑类离子液体基团改性的石墨烯纳米粒子。

优选地，所述的离子液体为[C₁₂MIM]BF₄、[C₁₄MIM]BF₄或[C₁₆MIM]BF₄。

所述咪唑类离子液体基团改性的石墨烯纳米粒子可通过如下方法制备得到：

将羧基化石墨烯分散在溶剂中，搅拌、过滤、乙醇清洗、干燥，得到固体粉末，将所得固体粉末至于氨基咪唑甲酰胺中，100～120℃下搅拌反应18～30h，产物经过滤、四氢呋喃清洗、干燥后分散于四氢呋喃中，得到分散溶液，然后往分散溶液中加入NH₄BF₄，80～100℃下搅拌反应16～28h，产物经过滤、乙醇清洗、干燥，得到咪唑类离子液体基团改性的石墨烯纳米粒子。