[发明专利]一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用

说明书

本发明实施例涉及一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用，该制备方法将形成的MOF基底作为形核位点，加入配体和金属离子，通过在泡沫金属上生长MOF的方式可以克服了MOF作为相变材料载体不易成型的缺点；该制备方法中使用泡沫金属作为定型MOF基复合相变材料中的一部分，用于增强复合相变材料的热导率；并且该制备方法应用广泛，原料廉价易得，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及复合相变材料领域，具体涉及一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用。

背景技术

面对日益严重的能源危机与环境危机，发展高效的能源储存与转换技术显得尤为重要，复合相变材料在解决能量供给与输送、能源转换方面越来越引起人们的关注。复合相变材料除了利用相变过程中吸收和释放大量的热量实现能量的输入输出等传统应用外，在诸如光热转换、电热转换、磁热转换、热疗方面等创新应用中也得到了发展。

但相变材料在相变过程中存在泄露的问题，为了解决泄露问题，二氧化硅分子筛、高岭土等相变载体被用来制备定型复合相变材料。金属有机骨架(MOF)作为一种新兴的多孔有机骨架在催化、能源存储、气体分离等领域有着举足轻重的地位，MOF的三维有序的互通结构、可调的孔径、可修饰的孔道、超高的孔隙率和超大的比表面积使得其可以作为一种理想的载体来负载相变材料。

但是，MOF易成粉状、不易成型以及热导率很低的特性极大地限制了其在相变材料中的应用。虽然通过在MOF中添加石墨烯、碳纳米管等导热材料可以提高复合相变材料的热导率，但仍然无法改变其粉末状结构，并且加入这些导热材料的成本也较高。因此，合成具有规则形状的MOF基复合相变材料以及能够低成本地提高MOF基复合相变材料的热导率的问题急需突破。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于提供一种定型MOF基复合相变材料及其制备方法和应用，该制备方法通过在泡沫金属上生长MOF的方式，有效地克服了MOF材料不易成型的缺点、并同时低成本地提高了MOF基复合相变材料的热导率。使用该制备方法获得的定型MOF基复合相变材料具有指定形状、热导率高。

解决方案

一种定型MOF基复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：

将有机配体、可溶性金属盐以及如需必要的添加剂充分均匀地溶解在溶剂中获得MOF反应液；然后将MOF反应液进行反应，反应产物经过分离、洗涤、干燥后得到MOF基体，将MOF基体溶于溶剂中得到MOF母液备用；

预热泡沫金属并保持该温度，以泡沫金属作为MOF生长的基底，滴加配制的MOF母液将泡沫金属表面覆盖，然后让MOF母液的溶剂蒸发，用有机溶剂洗去结合不牢固的MOF，得到泡沫金属基体；将所得泡沫金属基体置于足量与上述MOF反应液相同组成的MOF生长液中进行反应，然后洗涤、干燥，得到MOF基载体；

将有机相变芯材溶解于溶剂中获得有机相变芯材溶液，将MOF基载体放入该有机相变芯材溶液中，然后干燥得到MOF基复合相变材料。

上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述泡沫金属包括泡沫镍、泡沫铝或泡沫铜的一种或多种；可选的为泡沫铜。

上述制备方法在另一种可能的实现方式中，所述泡沫金属基体在置于MOF生长液中进行反应前，使泡沫金属表面完整地被MOF覆盖。