[发明专利]一种铜/氧化亚铜包覆石蜡微胶囊光热转换相变储能复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种利用水热法制备铜/氧化亚铜包覆石蜡微胶囊光热转换相变储能复合材料的方法：将切片石蜡与油胺混合，在65～85℃下搅拌均匀得到石蜡‑油胺混合物；将还原剂葡萄糖、铜源溶于去离子水中，混合均匀并逐滴加入到所述的石蜡‑油胺混合物中，在65～85℃的条件下，搅拌均匀得到反应混合物；将所得反应混合物置于高压反应釜中，在120～150℃下反应6～24小时，所得反应液经离心、去离子水洗涤、50℃下干燥12h后即得铜/氧化亚铜包覆石蜡光热转换相变储能微胶囊。本发明的制备方法简单、成本低廉，利用高导热系数的铜和高吸光性的氧化亚铜对石蜡进行包裹，所制备的微胶囊，粒径大小均匀，且小于3微米，具有良好的导热性能和优异的吸光性能。

(一)技术领域

本发明涉及一种储能材料，特别涉及一种具有光热转变功能的相变储能复合材料，即铜/氧化亚铜包覆石蜡微胶囊光热转换相变储能复合材料的制备方法。

(二)背景技术

能源危机和环境污染日益严重，太阳能作为一种绿色能源，逐渐成为研究的热点。然而，时间和空间上的限制阻碍着此类可再生能源的进一步发展，为了更有效地利用太阳能，必须寻找一种能够克服此类限制的方法。相变材料是一种利用相变调温机理，通过储能介质相态变化实现对太阳能的存储和释放的材料，能有效克服太阳能对时间和空间依赖。在众多有机相变材料中，石蜡具有较高的相变潜热、熔点范围宽、无过冷和析出、性能稳定且价格低廉等优点。但是，石蜡吸光性较差，导热系数低且在相变过程中易泄露，这些缺点限制了石蜡类相变储能材料在太阳能领域的发展。

近年来，利用固体壳层材料封装相变材料制备相变微胶囊方法，引起研究者越来越多的关注。这种方法可避免相变材料的泄露，且有效提高复合材料整体的导热性能及热物理性能。例如，Zhang等【H.Zhang,X.Wang,Synthesis and properties ofmicroencapsulated n-octadecane with polyurea shells containing different softsegments for heat energy storage and thermal regulation,Sol.EnergyMater.Sol.Cells 93(2009)1366–1376】利用原位聚合的方法制备了石蜡@聚脲微胶囊，DSC测试结果表明其封装率可达70％，且其熔点与石蜡接近，物理稳定性更高。Liu等【Liu J,Chen L,Fang X,et al.Preparation of graphite nanoparticles-modified phasechange microcapsules and their dispersed slurry for direct absorption solarcollectors[J].Solar Energy MaterialsSolar Cells,2017,159:159-166.】以石墨纳米颗粒嵌入三聚氰胺-甲醛为壳层，制备了石蜡@MF/石墨微胶囊，DSC测试结果表明，其封装率为51.1％，该微胶囊与离子液体组成的储热流体的比热容是纯离子液体的两倍，且吸光性和光热转换效率优于纯离子液体。但是，以高聚物为壳层的石蜡微胶囊存在易燃性、机械强度低、热稳定性和化学稳定性差、导热系数低等缺点，为此，一些学者寻找无机材料来代替有机高分子材料。例如，Wang等【Wang T,Wang S,Luo R,et al.Microencapsulation ofphase change materials with binary cores and calcium carbonate shell forthermal energy storage[J].Applied Energy,2016,171:113-119.】制备出了石蜡@碳酸钙微胶囊，利用壳核质量比调节复合材料的熔点，热重测试显示无机壳层材料有效提高了芯层石蜡的热分解温度。采用无机物代替高聚物对石蜡进行包覆，尽管能够改善上述缺点，但其导热系数仍然较低，且产物为白色颗粒，在可见光区几乎对光不吸收，这大大限制了石蜡相变微胶囊在太阳能领域的潜在应用。