[發明專利]一種雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料及制備方法

在審

• 申請號: 201710833134.5
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN109503486A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 封偉;閻清海;馮奕鈺;呂峰;曲靜怡
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C07D231/38
• 分類號: C07D231/38;C09K5/14
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

1.雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料，其特征在于，由石墨烯和單體分子式C₁₂N₅O₄H₁₃的雜環偶氮苯組成，采用氧化石墨烯還原得到石墨烯，以使組成石墨烯的苯環結構出現破損結構，致密的六元環結構出現某個碳原子的缺失，形成空位，為雜環偶氮苯的接枝提供反應位點，雜環偶氮苯以共價鍵方式接枝到石墨烯表面，每40～80個碳原子接枝一個雜環偶氮苯，結構式如下：

2.根據權利要求1所述的雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料，其特征在于，優選每50～70個碳原子接枝一個雜環偶氮苯。

3.雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料的制備方法，其特征在于，按照下述步驟進行：在N,N二甲基甲酰胺的水溶液中加入石墨烯、雜環偶氮苯和NaOH并均勻分散，在惰性保護氣體氣氛下進行反應，反應溫度為100—150攝氏度，以使雜環偶氮苯以共價鍵方式接枝到石墨烯表面的反應位點，得到雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料；其中石墨烯采用硼氫化鈉和碳酸鈉還原氧化石墨烯為石墨烯，以使組成石墨烯的苯環結構出現破損結構，致密的六元環結構出現碳原子的缺失，形成空位，為雜環偶氮苯的接枝提供反應位點；雜環偶氮苯的化學式如下：

4.根據權利要求3所述的雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料的制備方法，其特征在于，石墨烯采用硼氫化鈉和碳酸鈉還原氧化石墨烯為石墨烯，具體來說，將氧化石墨烯置于水中并添加碳酸鈉調節pH到7-9，加入硼氫化鈉水溶液對氧化石墨烯進行還原處理，硼氫化鈉的濃度為10-20mg/ml，在75-90攝氏度下放置6-8小時；通過離心，過濾，蒸餾水水洗得到所需要的還原氧化石墨烯(即石墨烯)；然后把通過超聲重新分散在水中。

5.根據權利要求3所述的雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料的制備方法，其特征在于，加入20-30質量份石墨烯，雜環偶氮苯和氫氧化鈉的摩爾比為1：(1—1.2)。

6.根據權利要求3所述的雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料的制備方法，其特征在于，在N,N二甲基甲酰胺的水溶液中，N,N二甲基甲酰胺濃度為0.3-0.9mg/mL。

7.根據權利要求3所述的雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料的制備方法，其特征在于，惰性保護氣體氣氛為氮氣、氦氣或者氬氣。

8.根據權利要求3所述的雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料的制備方法，其特征在于，反應溫度為100—120攝氏度，反應時間為10—20小時，優選10—16小時。

9.根據權利要求3所述的雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料的制備方法，其特征在于，雜環偶氮苯按照如下方法進行制備：將3-氨基4-羧基吡唑、氫氧化鈉和亞硝酸鈉均勻分散在去離子水中，逐滴加入鹽酸，冰浴反應進行偶氮化后再加入3,5二甲氧基苯胺，反應得到雜環偶氮苯，3-氨基4-羧基吡唑和氫氧化鈉為等摩爾比，3-氨基4-羧基吡唑和亞硝酸鈉的摩爾比為1：(1—1.2)，3-氨基4-羧基吡唑和3,5二甲氧基苯胺的摩爾比為1：(1—2)，3-氨基4-羧基吡唑和氯化氫的摩爾比為1：(3—6)，3-氨基4-羧基吡唑為10—30摩爾份；冰浴反應溫度為0—2攝氏度，冰浴反應時間為1—3小時；鹽酸中氯化氫濃度為1mol/L。

10.如權利要求1所述的雜環偶氮苯/石墨烯太陽能儲熱材料在制備太陽能儲熱材料中的應用，其特征在于，儲能密度可達100—130Wh/kg，異構化率最高可達94—96％。