[發明專利]一種高溫穩定的納米流體黑液及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710098203.2
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106928907B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 張正國;劉鑒;方曉明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09K5/08
• 分類號: C09K5/08;C09K5/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于太陽能熱利用技術領域，公開了一種高溫穩定的納米流體黑液及其制備方法與應用。所述納米流體黑液由改性石墨烯納米粒子與離子液體組成，其制備方法為：將羧基化石墨烯經預處理后至于氨基咪唑甲酰胺中，100～120℃下攪拌反應18～30h，產物經過濾、清洗、干燥后分散于四氫呋喃中，得到分散溶液，然后往分散溶液中加入NH₄BF₄，80～100℃下攪拌反應16～28h，產物經過濾、清洗、干燥，得到改性石墨烯納米粒子，將改性石墨烯納米粒子加入到離子液體中，攪拌分散均勻，得到所述高溫穩定的納米流體黑液。本發明所得高溫穩定的納米流體黑液高溫穩定性好、導熱系數高、光熱轉化性能好。

技術領域

本發明屬于太陽能熱利用技術領域，具體涉及一種高溫穩定的納米流體黑液及其制備方法與應用。

背景技術

太陽能的熱利用是太陽能開發利用最常用的利用方式，主要分為200℃以下的低溫熱利用和中、高溫熱利用。中高溫熱利用系統主要包括集熱、儲熱、換熱、動力、發電等子系統，其在熱發電、海水淡化等領域具有廣泛的應用前景，其中集熱器作為吸收太陽光能量轉化為熱能的部件，在整個熱利用系統中起著關鍵作用。在集熱器中，集熱效率很大程度上取決于集熱介質。

目前，集熱介質主要是采用導熱油和熔融鹽。導熱油的缺點是存在高溫不穩、易分解；而熔融鹽的凝固點較高，一般大于120℃，使用過程中易堵塞管道，需要額外增加一套加熱保護系統以實現啟動與鹽的化融過程，增加了系統的復雜性與成本，并帶來維護困難等缺陷。

離子液體是一類由有機陽離子與無機或有機陰離子構成的在室溫或近室溫下呈現液態的熔鹽體系。與上述傳熱流體相比，離子液體具有液程寬、幾乎不揮發、熱穩定性和化學穩定性好等優點，在太陽能中高溫熱利用領域具有廣闊應用前景。

傳統的離子液體的導熱系數較低，光熱轉換性能差，限制了其進一步的應用。添加納米粒子到離子液體中構成納米流體，其導熱系數、光熱轉化性能有明顯的提高。但現有離子液體納米流體不耐高溫，在100℃以上容易沉積、從而降低導熱系數及光熱轉化性能。

發明內容

為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種高溫穩定的納米流體黑液。

本發明的另一目的在于提供上述高溫穩定的納米流體黑液的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述高溫穩定的納米流體黑液在太陽能熱利用技術領域中的應用。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種高溫穩定的納米流體黑液，由改性石墨烯納米粒子與離子液體組成，所述改性石墨烯納米粒子均勻分散在離子液體中。

優選地，所述納米流體黑液中，改性石墨烯納米粒子的質量百分含量為0.005％～0.5％。

優選地，所述改性石墨烯納米粒子為咪唑類離子液體基團改性的石墨烯納米粒子。

優選地，所述的離子液體為[C₁₂MIM]BF₄、[C₁₄MIM]BF₄或[C₁₆MIM]BF₄。

所述咪唑類離子液體基團改性的石墨烯納米粒子可通過如下方法制備得到：

將羧基化石墨烯分散在溶劑中，攪拌、過濾、乙醇清洗、干燥，得到固體粉末，將所得固體粉末至于氨基咪唑甲酰胺中，100～120℃下攪拌反應18～30h，產物經過濾、四氫呋喃清洗、干燥后分散于四氫呋喃中，得到分散溶液，然后往分散溶液中加入NH₄BF₄，80～100℃下攪拌反應16～28h，產物經過濾、乙醇清洗、干燥，得到咪唑類離子液體基團改性的石墨烯納米粒子。