[發(fā)明專利]一種功能型光熱復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910599459.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN110358505A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉士瑞;孟楊;宋偉杉;陳瑤;高建民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K5/06
• 分類號(hào): C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種功能型光熱復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的制備方法，該復(fù)合材料以部分脫除木質(zhì)素和半纖維素的巴爾沙木纖維素氣凝膠作為基體，采用真空熱解法制備纖維素基碳?xì)饽z，并利用真空浸漬法將相變材料PEG6000浸漬到纖維素基碳?xì)饽z中。本方法通過破壞部分木材細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，打開細(xì)胞角隅，貫穿部分紋孔膜，提高了巴爾沙木的孔隙率及比表面積，采用真空熱解制備的纖維素基碳?xì)饽z完整保留纖維素氣凝膠的三維結(jié)構(gòu)，提高了對(duì)相變材料的吸附能力與容納能力，為復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的提供一種新型的來源廣、價(jià)格低、加工簡(jiǎn)單、安全環(huán)保、應(yīng)用范圍廣的綠色封裝材料，并且利用碳?xì)饽z的光熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的功能強(qiáng)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功能型光熱復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的制備方法，屬于可再生能源利用、太陽能熱能存儲(chǔ)及 光熱轉(zhuǎn)化方面的研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)

木質(zhì)基復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料是將生物質(zhì)材料引入復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的制備過程中，融合相變材料本身 相變潛熱量大、化學(xué)性能穩(wěn)定、無毒無腐蝕及生物質(zhì)材料可再生、來源廣、兼容性好等特點(diǎn)，利用物理及 化學(xué)手段，保留木材三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的同時(shí)賦予其儲(chǔ)放熱特性的一種新型生物質(zhì)基復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料。

木質(zhì)基復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料在建筑節(jié)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但目前木質(zhì)基復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料導(dǎo)熱 率低、封裝效果差、功能性單一，不易應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，因而需要對(duì)木質(zhì)基復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的木質(zhì)基 進(jìn)行功能性改良，使木質(zhì)基復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料具備更高的導(dǎo)熱率以及封裝率，同時(shí)具備光熱轉(zhuǎn)化功能，使 其適應(yīng)建筑節(jié)能領(lǐng)域的發(fā)展需求。

木材的主要構(gòu)成成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。纖維素賦予木材拉伸強(qiáng)度，構(gòu)成了木材的基本骨 架結(jié)構(gòu)，半纖維素和木質(zhì)素作為基體物質(zhì)填充在纖維素骨架中，將纖維素組成的纖絲黏接在一起。如果利 用化學(xué)手段將木材中一部分半纖維素和木質(zhì)素脫除，可以獲得具有三維多孔結(jié)構(gòu)的纖維素氣凝膠。由于化 學(xué)處理脫除了木材部分半纖維素和木質(zhì)素，木材細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)被破壞，細(xì)胞角隅打開，部分紋孔膜被貫穿， 因此這種纖維素孔隙率高，孔隙連通度好，比表面積大。基于纖維素氣凝膠的這些特性，采用高溫真空熱 解工藝制備纖維素基碳?xì)饽z，在保留纖維素氣凝膠孔隙率高、孔隙連通度高、比表面積大特點(diǎn)的同時(shí)， 賦予其更高的導(dǎo)熱系數(shù)及滲透性，從而提高對(duì)相變材料PEG6000的容納能力以及復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的熱力 學(xué)性能，同時(shí)具備良好的光熱轉(zhuǎn)化能力，為生物基復(fù)合相變材料的制備與功能化利用提供新思路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在針對(duì)現(xiàn)有生物質(zhì)基復(fù)合相變材料導(dǎo)熱性差、封裝效果差、功能化單一的問題，提供 一種利用木材纖維素基碳?xì)饽z制備功能型光熱復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的方法。該制備方法工藝簡(jiǎn)便、易于控 制、能耗低，提高了生物質(zhì)基復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的應(yīng)用潛力。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種功能型光 熱復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的制備方法，其具體步驟如下：

(1)取一定尺寸的巴爾沙木木塊，首先用丙酮和去離子水清洗數(shù)次，然后烘箱保持105℃干燥24小 時(shí)，以消除雜質(zhì)。

(2)稱取適量NaOH與Na₂SO₃溶于去離子水中配置混合溶液備用，混合溶液中NaOH與Na₂SO₃的 物質(zhì)的量濃度分別為2.5mol/L和0.4mol/L，將巴爾沙木包裹于醫(yī)用脫脂紗布中，浸入上述混合溶液中蒸煮 一段時(shí)間。

(3)將蒸煮后的巴爾沙木連同紗布一起取出，用去離子水洗凈后，置于30wt％的H₂O₂水溶液中繼續(xù) 蒸煮一段時(shí)間。

(4)將處理后的木塊連同紗布一起取出，置于去離子水中蒸煮3h，除去殘留的H₂O₂，之后冷凍干燥 24h，除去包裹的紗布，得到纖維素氣凝膠。

(5)將纖維素氣凝膠放入石墨坩堝中，置于管式爐中進(jìn)行真空熱解，隨爐冷卻得到纖維素基碳?xì)饽?膠。