氧化石墨烯骨架復合相變儲熱材料的制備與表征.pdf

1、相變材料可根據(jù)環(huán)境溫度的不同實現(xiàn)熱能的儲存和釋放，能有效地克服熱能供給時的時空限制。碳材料因具有導熱率高、密度低、穩(wěn)定性高、與相變材料兼容性好等諸多優(yōu)點，以其作為骨架材料制備的復合相變材料有望有效地解決單一相變材料在實際應用過程中導熱率低、過冷度大、相變過程易泄露等缺點，進而增強相變材料的實用價值。本文以氧化石墨烯（GO）為骨架材料，以十六醇和赤藻糖醇為相變介質制備了兩種定形復合相變材料，并采用紅外光譜儀（FT-IR）、X射線衍射儀（X

2、RD）、X射線光電子能譜儀（XPS）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、示差量熱掃描儀（DSC）、熱失重分析儀（TG）、導熱系數(shù)儀等分析測試手段對其結構和性能進行了表征和測試，研究了化學接枝法對泄露性的影響以及增稠劑對過冷度的改善。
　　為了增強十六醇的形狀穩(wěn)定性、循環(huán)使用可靠性，提高其導熱性能，以石墨粉為原料，在對石墨氧化、酰氯化處理的基礎上，接枝十六醇制備了氧化石墨烯接枝十六醇復合相變材料（GO-g-HD）,

3、并對其結構和性能進行了表征和測試。結果表明，GO-g-HD以物理吸附和共價鍵接枝方式負載得十六醇含量高達62.7wt.%，其中接枝的十六醇含量為36.5wt.%，接枝密度為1.51mmol/g。GO-g-HD的熔融溫度和潛熱分別為49.7℃和152.3J/g，凝固溫度和潛熱分別為45.4℃和129.9J/g。GO-g-HD的導熱率為0.519W/m·K，相對純十六醇導熱率提高了41.8%。熱循環(huán)實驗表明，由于十六醇與骨架材料氧化石墨烯之

4、間超強的共價鍵相互作用，制備的復合材料表現(xiàn)出卓越的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、極好的耐熱性，并且相變溫度不變，相變潛熱僅僅降低了0.5%，使其在未來具有很高的應用前景。
　　以赤藻糖醇（ET）為相變儲熱材料，以氧化石墨烯為骨架材料，采用溶膠-凝膠法制備了赤藻糖醇/氧化石墨烯定形復合相變材料（ET/GO），研究了GO和增稠劑羧甲基纖維素（CMC）對ET的過冷度和放熱能力的影響。結果發(fā)現(xiàn)，三維網狀結構的氧化石墨烯薄膜均勻地包裹著赤藻糖醇，防

5、止了相變過程時的泄露現(xiàn)象。赤藻糖醇的熔融潛熱和凝固潛熱分別為349.9J/g和224.2J/g，過冷度為90.3℃，放熱能力為64.1%。分別添加質量分數(shù)為3.0%、1.5%、1.0%的氧化石墨烯，結果發(fā)現(xiàn)，氧化石墨烯含量為3.0%的復合相變材料（ET/GO30）具有更好的儲熱性能，其熔融和凝固潛熱分別為346.6J/g和236.2J/g，放熱能力為68.1%，同時，氧化石墨烯起到了成核劑的作用，其過冷度為73.4℃。為了進一步解決復合