[發明專利]一種改性膨脹石墨復合蓄熱材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510588848.5
• 申請日: 2015-09-17
• 公開（公告）號: CN105602531A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 鄭茂盛;孫世敏;胡軍;滕海鵬;田忠
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發明涉及一種改性膨脹石墨復合蓄熱材料及其制備方法。

背景技術

近年來，化學蓄熱作為一種高效的蓄熱技術，受到了極大地重視。化學蓄熱具有非常好的發展前景，其儲能密度比相變蓄熱要大一個數量級。CaCl₂·6H₂O化學蓄熱材料具有穩定性好、儲能密度高、循環性好、空隙率合適等特點，是一種非常好的太陽能化學反應蓄熱方式，但其脫水動力學速度過慢制約了這種材料的規模化應用；石墨雖然導熱性能好，但是親水性能差，石墨直接與CaCl₂·6H₂O復合后，難以提高脫水動力學性能。開發復合材料是提高其脫水動力學性能的主要手段，提高復合材料內部傳質傳熱性能是提高其脫水動力學的關鍵。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種改性膨脹石墨基復合材料CaCl₂·6H₂O/C-MO₂，以解決太陽能化學蓄熱材料的脫水動力學問題，達到提高蓄熱密度的目的；

本發明另一目的是提供上述改性膨脹石墨復合材料的制備方法。

本發明實現過程如下：

分子式CaCl₂·6H₂O/C-MO₂表示的改性膨脹石墨復合材料，其中C表示膨脹石墨，M為Al_4/3、Si或Ti，CaCl₂·6H₂O與C的質量比為0.05～1.5，C與MO₂的質量比為0.05～0.5。

上述CaCl₂·6H₂O/C-SiO₂膨脹石墨復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將正硅酸四乙酯、乙醇和蒸餾水混合，加鹽酸調節溶液的pH值為2.5,靜置得到透明澄清的氧化硅溶膠；

（2）將膨脹石墨與溶膠混合進行球磨、干燥得到改性石墨；

（3）將改性石墨加至CaCl₂溶液中，靜置陳化；

（4）將靜置陳化后的溶液加熱蒸干水分即得改性的膨脹石墨復合材料。

上述CaCl₂·6H₂O/C-Al₃O₄膨脹石墨復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將膨脹石墨與表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚加水攪拌形成懸浮液；

（2）加入AlCl₃溶液，調節pH值為4.0-6.5，繼續攪拌使水解反應充分進行，靜置，洗滌、過濾、干燥得到改性石墨；

（3）將改性石墨加入到氯化鈣溶液中，充分攪拌、干燥得到改性的膨脹石墨復合材料。

上述CaCl₂·6H₂O/C-TiO₂膨脹石墨復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將膨脹石墨加水攪拌形成懸浮液；

（2）滴加四氯化鈦溶液，并加入氨水溶液保持pH值穩定，洗滌、過濾、干燥，310℃煅燒得到改性石墨；

（3）將改性石墨加入到氯化鈣溶液中，充分攪拌、干燥得到改性的膨脹石墨復合材料。

上述改性的改性膨脹石墨復合材料可應用于化學儲能中。

本發明的優點與積極效果：本發明提出了一種改性膨脹石墨復合材料，把CaCl₂·6H₂O與改性的膨脹石墨復合制成納米復合材料，避免了這些微粒在吸熱放熱反應中再次聚合在一起，改性的多孔膨脹石墨基體的存在，不僅可以有效地提高蒸汽的傳熱性能以及減少反應過程中固相的膨脹和收縮對反應的影響，而且具有親水性。

附圖說明

圖1為實施例1復合材料的微觀組織結構；

圖2為實施例1復合材料熱重圖。

具體實施方式

為進一步了解本發明的發明內容和特點，用以下實施例作進一步詳細說明，但本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。

實施例1

向燒杯中加入20ml硅酸乙酯、20ml無水乙醇、40ml蒸餾水并攪拌0.5h，加入0.1mol/L鹽酸調節pH值為2.0，繼續攪拌1h，靜置。得到凝膠后，往燒杯中添加3g膨脹石墨，球磨0.5h后，靜置12h，再干燥，得到改性石墨。