[發(fā)明專利]一種ZIF-8有機(jī)金屬骨架包覆正十八烷相變材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710024194.2
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106800917B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷建都;劉彥雪;曹永麗;代娟;李春曉;劉刻峰;田雅潔
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種ZIF?8有機(jī)金屬骨架包覆正十八烷相變材料的制備方法。所述的ZIF?8有機(jī)金屬骨架包覆相變材料通過水熱法自組裝形成，以去離子水為溶劑，正十八烷、ZIF?8為反應(yīng)物，在一定條件下實現(xiàn)ZIF?8包覆正十八烷。首先將硝酸鋅溶解于適當(dāng)?shù)娜ルx子水中，水浴加熱，在高速攪拌下緩慢加入已融化的正十八烷，反應(yīng)一段時間，然后加入適量二甲基咪唑，慢攪拌后使其溶解，自組裝形成特殊結(jié)構(gòu)的相變材料，振蕩過夜，取出抽濾，洗滌數(shù)次，冷凍干燥，制備出三維六角花瓣型相變材料。該三維六角花瓣型相變材料熔點高，包裹率高、穩(wěn)定性好、成本低，制備方法簡單，對設(shè)備要求不高，環(huán)境友好，尤其在存儲方面展示出廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種ZIF-8有機(jī)金屬骨架包覆正十八烷相變材料的制備方法，屬于有機(jī)金屬骨架（MOFs）、納米材料、能源貯存領(lǐng)域。

背景技術(shù)

儲熱技術(shù)是提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境的一種重要技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于太陽能的熱利用、工業(yè)廢熱回收、冷暖空調(diào)的節(jié)能等領(lǐng)域。儲熱方式主要包括顯熱儲熱、潛熱儲熱和化學(xué)反應(yīng)儲熱三類，其中，利用相變材料的相變潛熱進(jìn)行儲熱的方式，具有溫度變化小、儲熱密度大等優(yōu)點，因而最具實際應(yīng)用前景。在眾多相變儲熱材料中，正十八烷因具有儲熱密度大、相變潛熱高、相變過程穩(wěn)定，循環(huán)性良好，且其相變溫度最接近人體溫度，從而具有其他相變材料無法比擬的優(yōu)勢而備受青睞。固-液相變材料在使用時存在泄漏、相分離、體積膨脹、有腐蝕性、熱穩(wěn)定性差等問題，目前主要用微膠囊化技術(shù)將其包封起來以解決這些問題，即將固-液相變材料（芯材）用合成高分子材料或無機(jī)化合物（壁材）以物理或化學(xué)方法包覆起來制成的常態(tài)下穩(wěn)定的固體微粒，這種固體微粒可在很窄的溫度范圍內(nèi)吸收/釋放可觀的相變潛熱，具有一定的蓄熱調(diào)溫功能，而有限的相變儲能、復(fù)雜的有機(jī)反應(yīng)以及消耗大量的有機(jī)溶等都限制了微膠囊技術(shù)作為相變材料的發(fā)展。因此，尋找一種新型的可替代的儲能材料變得尤為重要，有機(jī)金屬骨架化合物（MOFs）具有豐富、新穎的結(jié)構(gòu)，良好的穩(wěn)定性，可調(diào)控的孔道結(jié)構(gòu)，使其在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，MOFs材料廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，如氣體的吸附存儲與分離、催化、傳感、磁性、離子交換和分離、藥物緩釋等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種ZIF-8有機(jī)金屬骨架包覆正十八烷相變材料的制備方法。該方法制備出的三維六角花瓣型相變材料熔點高，包裹率高、穩(wěn)定性好、成本低，制備方法簡單，對設(shè)備要求不高，環(huán)境友好，尤其在存儲方面展示出廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：所述的ZIF-8有機(jī)金屬骨架包覆相變材料通過水熱法自組裝形成，以去離子水為溶劑，正十八烷、ZIF-8為反應(yīng)物，在一定條件下實現(xiàn)ZIF-8包覆正十八烷。

上述ZIF-8有機(jī)金屬骨架包覆正十八烷相變材料的制備方法，首先將硝酸鋅溶解于適當(dāng)?shù)娜ルx子水中，水浴加熱，在高速攪拌下緩慢加入已融化的正十八烷，反應(yīng)一段時間，然后加入適量二甲基咪唑，慢攪拌后使其溶解，自組裝形成特殊結(jié)構(gòu)的相變材料，振蕩過夜，取出抽濾，洗滌數(shù)次，冷凍干燥，制備出三維六角花瓣型相變材料。具體制備步驟如下:

（1）取適量硝酸鋅溶于去離子水中，濃度為0.01-1 g/mL，40-60 ℃下，水浴500rpm磁力攪拌10-15 min，至充分溶解；

（2）取適量正十八烷，50 ℃下融化，逐滴加入1000 rmp高速攪拌的硝酸鋅溶液中，水浴溫度50 ℃，攪拌30-60 min，形成含有Zn²⁺的正十八烷小液滴；

（3）再向上述混合溶液中逐滴加入0.4-0.8 g溶解好的二甲基咪唑，攪拌一段時間，然后30 ℃，150 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機(jī)骨架，包覆正十八烷，取出快速冷卻，抽濾，0 ℃去離子水?dāng)?shù)次洗滌，冷凍干燥，得到三維六角花瓣型相變材料。

所述的溶劑去離子水可用有機(jī)溶劑甲醇、乙醇等有機(jī)溶劑代替。

所述的ZIF-8: 正十八烷=1:5-1:20，用量的改變會影響形貌，會得到不同花瓣型。