[发明专利]一种碳包覆铝硅酸盐纳米片基储热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳包覆铝硅酸盐纳米片基储热材料及其制备方法。制备方法包括以下步骤：层状铝硅酸盐矿物、有机酸钾盐和水混合研磨，得到有机酸钾盐插层层状铝硅酸盐矿物；进行陈化、煅烧；将煅烧后的产物进行酸洗，水洗和干燥，得到碳包覆铝硅酸盐纳米片；碳包覆铝硅酸盐纳米片与相变材料通过真空浸渍法，得到碳包覆铝硅酸盐纳米片基相变复合材料。本发明通过煅烧有机酸钾盐插层层状铝硅酸盐矿物构筑了一种具有分级多孔结构的碳包覆铝硅酸盐纳米片，可以大大提高相变材料的装载量，有效防止相变材料泄漏，其表面包覆的碳层可以高效吸收太阳辐射，将转化的热能储存在相变材料中，能够有效提高太阳能的利用效率。

技术领域

本发明涉及储热材料技术领域，尤其涉及一种碳包覆铝硅酸盐纳米片基储热材料及其制备方法。

背景技术

对于如何提高太阳能转化利用成为人们关注的焦点。基于相变材料的潜热热能储存系统被认为是解决能源时空供需不匹配问题的一种新兴技术。至今，潜热热能储存系统作为热物理存储技术在诸多领域引起广泛关注，包括家用采暖、通风和空调系统，建筑热管理，热回收系统和热调节纺织品。作为潜热热能储存系统的核心材料，有机相变材料因其显著的特性，如自成核、化学稳定性、高能量密度、低成本和一致相变温度等，在太阳能储存领域受到越来越多的关注。

现有技术中，常采用矿物材料作为基材装载有机相变材料，但原矿装载有机相变材料存在潜热储存能力较差，防泄漏能力较差和光热转换效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种碳包覆铝硅酸盐纳米片基储热材料及其制备方法。

本发明的一种碳包覆铝硅酸盐纳米片基储热材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：层状铝硅酸盐矿物、有机酸钾盐和水混合研磨，得到有机酸钾盐插层层状铝硅酸盐矿物；

S2：将有机酸钾盐插层层状铝硅酸盐矿物进行陈化、煅烧，所述煅烧温度大于400℃，不大于600℃，煅烧时间2～6h，煅烧过程隔绝空气；

S3：将煅烧后的产物进行酸洗，水洗和干燥，得到具有分级多孔结构的碳包覆铝硅酸盐纳米片；

S4：碳包覆铝硅酸盐纳米片与相变材料通过真空浸渍法，得到碳包覆铝硅酸盐纳米片基相变复合材料。

进一步的，所述层状铝硅酸盐矿物包括高岭石、蒙脱石、累托石中的任一种。

进一步的，所述有机酸钾盐包括醋酸钾、甲酸钾、柠檬酸钾和草酸钾中的任一种。

进一步的，步骤S1中，所述层状铝硅酸盐矿物为高岭石，所述有机酸钾盐为醋酸钾，所述高岭石、醋酸钾和水按如下重量份计：高岭石5～10份，醋酸钾5～10份，水0.5～1份。所述高岭石的品位大于90％，粒度小于200目。

进一步的，步骤S1中，所述混合研磨时间为20～40min；步骤S2中，所述陈化温度为20～35℃，陈化时间12～36h。

进一步的，步骤S3中，所述酸洗中所用的酸液为无机强酸的水溶液，其中，H⁺浓度为0.5～2mol/L，煅烧产物与酸液的固液比为1:20～1:50g/mL；酸洗在搅拌中进行，搅拌转速为500～1000r/min，酸洗温度为室温，酸洗时间为30～120min，所述水洗过程可以选择离心或者过滤。

进一步的，所述干燥过程在烘箱中进行，干燥温度为60～120℃，干燥时间为8～15h。

进一步的，步骤S4中，碳包覆铝硅酸盐纳米片与相变材料的用量关系为：30～55wt.％：45～70wt.％。

进一步的，步骤S4中，先将碳包覆铝硅酸盐纳米片置于装置中，在真空度小于-0.90MPa、室温条件下，抽真空10～30min；随后加入相变材料；在80～100℃、真空度小于-0.90MPa下，继续抽真空30～60min。