[发明专利]一种双接枝杂环偶氮苯石墨烯储能材料及制备方法

说明书

本发明公开一种双接枝杂环偶氮苯石墨烯储能材料及制备方法，主体材料的两种偶氮分子以共价键方式接枝到石墨烯表面，每20～50个碳原子接枝一个偶氮分子。首先两种偶氮分子的制备；然后还原氧化石墨烯预处理；最后进行双接枝杂环偶氮苯石墨烯复合材料的制备。通过DSC的表征，这种复合储能材料有极高的能量密度，高达145Wh/kg。其异构化率最高达90％，比单体分子提高了30％。较传统的单接枝偶氮苯石墨烯材料在能量密度与半衰期有很大改善，在太阳能储存方面有较大的应用前景。

技术领域

本发明属于功能复合材料领域，更加具体地说，涉及一种双接枝杂环偶氮苯石墨烯复合储能材料及制备方法，未来在太阳能储存方面有重要的应用前景。

背景技术

随着现代社会的快速发展，人们对能源的需求量也在不断的增长，全球范围内的能源危机日益突出。传统的化石能源，如：煤炭，石油等传统能源濒临枯竭，造成能源危机，并且还会造成全球的环境问题，如全球变暖，燃煤会通过煤渣和烟尘放出大量化学毒性的重金属和放射性物质等。与此同时，随着化石能源的减少，其价格也相应提升，这将严重制约人们的生产和生活水平的提高，因此发展可再生能源的呼声越来越多太阳能这种清洁廉价吃资源就应运而生了。太阳能的优点有：(1)太阳能是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫长的十一亿年当中，太阳只消耗了它本身能量的2％，在今后数十亿年太阳也不会发生明显的变化，所以太阳可以作为人类永久性的能源，取之不，用之不竭；(2)太阳能到处都有，不需运输。一般认为，处于南北纬50～60度以内的地区，都有丰富的太阳能可以利用，并且不需要开采和运输，节省了成本；(3)太阳能是一种清洁能源。煤炭、石油等矿物燃料在使用时会产生有害气体和废渣，而使用太阳能时不会带来污染，不会排放出任何对环境不良影响的物质，是一种清洁能源。当然，大量使用太阳能之后，由于太阳能的充分利用，结果会使环境温度稍微升高，但这种温升，不会对环境造成不良的影响。

偶氮苯分子具有顺反两种构型，是一种良好的光响应材料。在紫外光的照射下，反式构型在吸收能量后会转变为顺式构型，而在加热或者可见光的照射下，顺式构型又会变回反式构型，从而将能量释放，达到储能效果。杂环偶氮苯由于本身具有的杂原子，在储能方面具有独特的优势，利用石墨烯为模板，制备出的双接枝杂环偶氮苯石墨烯复合材料有在储热方面有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双接枝杂环偶氮苯石墨烯储能材料及制备方法，首先两种偶氮分子的制备；然后还原氧化石墨烯预处理；最后进行双接枝杂环偶氮苯石墨烯复合材料的制备。通过DSC的表征，这种复合储能材料有极高的能量密度，高达145Wh/kg。其异构化率最高达90％，比单体分子提高了30％。较传统的单接枝偶氮苯石墨烯材料在能量密度与半衰期有很大改善，在太阳能储存方面有较大的应用前景。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种双接枝杂环偶氮苯石墨烯储能材料，具有如下化学式所示的结构。

即两种偶氮苯分子以共价键形式接枝到石墨烯表面。

而且，石墨烯为氧化还原石墨烯(即还原氧化石墨烯)。

而且，两种偶氮苯分子为如下分子式所示结构。

而且，两种偶氮分子以共价键方式接枝到石墨烯表面，每20～50个碳原子接枝一个偶氮苯分子，优选20—30个碳原子接枝一个偶氮苯分子。

在本发明的双接枝杂环偶氮苯石墨烯结构中，能够高效存储太阳能，具有高能量密度、可控热释放的特点，采用顺反异构进行能量存储和释放，如下所示：