[发明专利]一种三硅酸镁与硫酸镁混盐/沸石分子筛复合储热材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于沸石分子筛复合储热材料材料技术领域，具体涉及一种三硅酸镁与硫酸镁混盐/沸石分子筛复合储热材料的制备方法。

背景技术

能源的紧缺和低利用率正在成为制约社会经济可持续发展的瓶颈，储能技术被认为是有效提高能源综合利用效率的关键技术之一，可实现能源供给与需求在时间、空间和强度上的匹配调节，蓄存春、夏、秋季充足的太阳热能用于冬季采暖/热水,是最大化的使用太阳能来提高建筑节能效益、实现减排目标的重要方式。

热化学反应储热技术是利用储热材料可逆化学反应的反应热进行储/释热。储热材料吸收热量，分解为两种及以上易于分离的物质，存储阶段是将分解物分开保存,避免相互反应造成能量损失，释热阶段是将分解物充分混合，创造适宜条件使其发生化合反应,释放存储的热能。热化学储热技术又可以分成热化学吸附、热化学吸收和热化学反应储热，其中，成热化学吸附和热化学吸收与热化学反应储热不同，储存和释放热量过程中不发生物质分子结构的破坏与重组，储热材料通过吸附或者吸收对特定气体进行捕捉固定并释放反应热量。

目前适用于热化学储热的材料主要有硅胶、沸石、氢氧化钠溶液、金属氧化物、液氨和水合盐等。沸石分为天然沸石和人工沸石，沸石的亲水性佳，可以对水蒸汽进行物理吸附，物理吸附降低了吸附质分子的自由度，因此会放出吸附热，且由于沸石对水具有很强的吸附性能，因此储能密度很高。

中国专利CN104130752B公开的一种硫酸镁铵复盐/多孔沸石复合材料及其制备方法和应用，将埃洛石纳米管、氢氧化钠、二氧化硅以及三氧化二铝混合研磨，煅烧，陈化，在转移至带聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应器中反应，水洗烘干得到沸石，将七水硫酸镁及硫酸铵溶解于去离子水中配合混合溶液，加热搅拌，再冰水冷却结晶，干燥，得到六水合硫酸镁铵复盐，将六水合硫酸镁铵复盐溶于水中形成溶液，加入沸石，超声处理，水分蒸发，得到硫酸镁铵/沸石复合材料。中国文献(氯化镁/沸石复合材料的吸附特性及储热性能，徐嘉兴等，化工学报，第67期第S2期，2016.12)公开的氯化镁/沸石复合材料，将六水合氯化镁晶体加入80℃蒸馏水中形成溶液，将13X沸石分子筛颗粒浸入其中，静置96h至无气泡产生，过滤，使用蒸馏水快速清洗表面取出残留的表面盐溶液，200℃烘干脱水得到氯化镁/沸石复合材料。由上述现有技术可知，通过将沸石分子筛为多孔基质材料，与镁等其他水合盐复合，制备得到的复合材料具有高含盐量、高吸附量，高储热性能。但是沸石分子筛的孔隙多未经处理，分子筛通道并没有完全打开，不利于水和盐与沸石分子筛的有效复合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种三硅酸镁与硫酸镁混盐/沸石分子筛复合储热材料的制备方法，将蒸馏水预处理的沸石分子筛作为多孔基底，将硫酸镁与三硅酸镁复合形成微纳米级复盐，再将复盐吸附于沸石分子筛孔隙中，形成复合储热材料。本发明制备的复合储热材料含有多级孔洞结构，孔洞通透性好，比表面积大，吸附容量大，吸附强力大，热损失少，且可循环使用。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种三硅酸镁与硫酸镁混盐/沸石分子筛复合储热材料的制备方法，其特征在于，所述三硅酸镁与硫酸镁混盐/沸石分子筛复合储热材料包括沸石分子筛和三硅酸镁与硫酸镁混盐，所述三硅酸镁与硫酸镁混盐的粒径为微纳米级，所述沸石分子筛经蒸馏水预处理。

具体制备方法，包括以下步骤：

(1)将13X沸石分子筛加入到蒸馏水中静置12-18h后，取出，干燥，得到预处理的沸石分子筛；

(2)将无水硫酸镁加入蒸馏水中混合，加入三硅酸镁，在30-50℃下高速搅拌，静置，过滤，研磨，得到三硅酸镁与硫酸镁混盐；

(3)将步骤(2)制备的三硅酸镁与硫酸镁混盐加入水中，搅拌至形成稳定的悬浮液，加入步骤(1)制备的预处理的沸石分子筛，超声搅拌，在室温下静置放置，挥发水分，置于干燥箱中干燥，密封保存得到三硅酸镁与硫酸镁混盐/沸石分子筛复合储热材料。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，沸石分子筛与蒸馏水的质量比为1：1.1-3。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，干燥的温度为150-300℃，时间为6-10h。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，无水硫酸镁和蒸馏水的质量比为1-5:20-25。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，无水硫酸镁与三硅酸镁的质量比为1-3:1。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，高速搅拌的转速为1800-2000r/min，时间为30-60min。