一種十六胺三維石墨烯復合材料制備方法和應用
1.本發明屬于復合相變材料技術領域，具體涉及一種十六胺三維石墨烯復合材料制備方法和應用。
背景技術：
2.隨著社會經濟的發展，能源的消耗也急劇增加，提高能源利用率勢在必行。能源儲存縮短了能源供應與能源需求之間的差距，同時提高了能源系統的可靠性，并且節約了一次能源，提高了能源利用率，減少了對環境的影響。
3.太陽能是一種取之不盡、用之不竭的能源，然而，太陽能的間歇性和隨機性往往會導致供需在空間和時間上的不匹配，降低太陽能的利用率。不僅如此，目前某些其他可利用能源的利用率也比較低，比如工業冶金過程中產生的低溫余熱，該余熱經過熱能存儲技術回收后可得到豐富的熱能，從而提高能源利用率。然而，目前用于熱能存儲技術的材料還很少，而且大部分用于熱能存儲方面的材料儲存的熱量比較低，一般在100kj/kg到200kj/kg左右。因此，開發一種具有高潛熱、高導熱的相變材料是目前亟需解決的重要問題。
技術實現要素：
4.針對上述技術問題，本發明提供一種十六胺三維石墨烯復合材料制備方法和應用，該方法得到的材料具有高潛熱和高熱導率。
5.為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
6.一種十六胺三維石墨烯復合材料制備方法，包括以下步驟：通過水熱法制備三維石墨烯氣凝膠，然后利用熔融浸漬法將十六胺液體與三維石墨烯氣凝膠進行復合，即得到十六胺三維石墨烯復合材料。
7.進一步地，用所述水熱法制備三維石墨烯氣凝膠的具體步驟為：配制氧化石墨烯分散液，用氨水調整ph至8-10，超聲分散30min，然后在100℃-180℃下保溫12-24h，干燥，即得三維石墨烯氣凝膠。
8.進一步地，所述熔融浸漬法具體為：將十六胺加熱熔化為十六胺液體，然后倒入三維石墨烯氣凝膠中，在50-90℃下保溫1-36h。
9.進一步地，所述三維石墨烯氣凝膠與十六胺液體的質量比為1:(1-200)。優選為1:58。
10.本發明還提供一種利用上述制備方法制備得到的十六胺三維石墨烯復合材料。
11.本發明還提供一種十六胺三維石墨烯復合材料作為儲能材料的應用。
12.與現有技術相比，本發明的有益效果為：
13.本發明通過水熱法制備三維石墨烯氣凝膠，然后利用熔融滲漬法將十六胺液體滲入三維石墨烯氣凝膠當中，三維石墨烯作為骨架承載十六胺。三維石墨烯氣凝膠具有豐富的孔洞，高彈性，三維石墨烯氣凝膠的質量只有同等體積空氣質量的六分之一，但是能夠承載遠高自身質量幾千倍的物質。十六胺具有高潛熱，將兩者組合到一起，能夠得到具有高潛
熱、高熱導率的相變材料。當三維石墨烯和十六胺復合到一起時，三維石墨烯具有高導熱性以及相互連接的碳骨架，當十六胺被裝入三維石墨烯時，導熱性得到了明顯的改善。在傳熱過程中，由于相互連接的三維蜂窩狀碳的存在，熱傳導沿著碳骨架快速而有效的進行，復合材料的熱傳導率得到顯著提高。
附圖說明
14.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
15.圖1為實施例1制備的三維石墨烯氣凝膠掃描圖；
16.圖2為實施例2制備的十六胺三維石墨烯復合材料掃描圖；
17.圖3為實施例2制備的十六胺和十六胺三維石墨烯復合材料的dsc測試圖。
具體實施方式
18.現詳細說明本發明的多種示例性實施方式，該詳細說明不應認為是對本發明的限制，而應理解為是對本發明的某些方面、特性和實施方案的更詳細的描述。
19.應理解本發明中所述的術語僅僅是為描述特別的實施方式，并非用于限制本發明。另外，對于本發明中的數值范圍，應理解為還具體公開了該范圍的上限和下限之間的每個中間值。在任何陳述值或陳述范圍內的中間值以及任何其他陳述值或在所述范圍內的中間值之間的每個較小的范圍也包括在本發明內。這些較小范圍的上限和下限可獨立地包括或排除在范圍內。
20.除非另有說明，否則本文使用的所有技術和科學術語具有本發明所述領域的常規技術人員通常理解的相同含義。雖然本發明僅描述了優選的方法和材料，但是在本發明的實施或測試中也可以使用與本文所述相似或等同的任何方法和材料。本說明書中提到的所有文獻通過引用并入，用以公開和描述與所述文獻相關的方法和/或材料。在與任何并入的文獻沖突時，以本說明書的內容為準。
21.在不背離本發明的范圍或精神的情況下，可對本發明說明書的具體實施方式做多種改進和變化，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。由本發明的說明書得到的其他實施方式對技術人員而言是顯而易見的。本技術說明書和實施例僅是示例性的。
22.關于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限于。
23.實施例1
24.制備三維石墨烯氣凝膠：
25.將0.2g氧化石墨烯加入到去離子水中制備50ml的4mg/ml的氧化石墨烯分散液，加入少許氨水，將ph調節至8，然后將氧化石墨烯分散液超聲分散30min，再放到反應釜當中，180℃下保溫24h，得到三維石墨烯水凝膠，然后將三維石墨烯水凝膠冷凍干燥48h，即得到三維石墨烯氣凝膠。
26.圖1為本實施例制備的三維石墨烯氣凝膠在200nm下的掃描圖，從圖中可以看出，
三維石墨烯氣凝膠具有大量的孔洞。
27.實施例2
28.三維石墨烯氣凝膠的制備方法同實施例1。
29.制備十六胺/三維石墨烯復合材料：
30.將290mg的十六胺放置到80℃的烘箱里直至十六胺熔化為液體，然后取5mg三維石墨烯氣凝膠放入十六胺液體中，在80℃下保溫24h，待石墨烯氣凝膠將十六胺液體全部吸收后取出冷卻至室溫，即得到十六胺/三維石墨烯復合材料。此時三維石墨烯與十六胺的比例為1：58。
31.圖2為本實施例制備的十六胺/三維石墨烯復合材料在500nm下的掃描圖，從圖中可以看出，十六胺填充了三維石墨烯大多數的孔洞。
32.圖3為本實施例制備的十六胺和十六胺三維石墨烯復合材料的dsc測試圖，根據差示掃描量熱法得到dsc曲線，將曲線在軟件中轉換為熱流率與時間的轉換圖，然后對各個峰面積進行積分，得到材料潛熱數據，十六胺的潛熱為270kj/kg，而十六胺/三維石墨烯的潛熱為280kj/kg，導熱值為0.4687w/mk。說明本發明制備的十六胺/三維石墨烯復合材料具有高潛熱的特性。
33.實施例3
34.同實施例2，區別在于，三維石墨烯與十六胺質量比為1：38。得到的復合材料的潛熱為230kj/kg，導熱值為0.3555w/mk。
35.對比例1
36.同實施例2，區別在于，將三維石墨烯氣凝膠替換成多孔結構二氧化硅。結果發現，制備得到的復合材料的潛熱為210kj/kg，導熱值為0.2468w/mk。
37.將實施例2與對比例1制備的復合材料分別循環使用200次，結果發現，實施例2制備的十六胺/三維石墨烯復合材料潛熱值、導熱值基本不變，對比例1制備的復合材料潛熱值降至205kj/kg，導熱值為0.24w/mk。
38.以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種十六胺三維石墨烯復合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：通過水熱法制備三維石墨烯氣凝膠，然后利用熔融浸漬法將十六胺液體與三維石墨烯氣凝膠進行復合，即得到十六胺三維石墨烯復合材料。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，用所述水熱法制備三維石墨烯氣凝膠的具體步驟為：配制氧化石墨烯分散液，調整ph至8-10，超聲分散，然后在100℃-180℃下保溫12-24h，干燥，即得三維石墨烯氣凝膠。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熔融浸漬法具體為：將十六胺加熱熔化為十六胺液體，然后倒入三維石墨烯氣凝膠中，在50-90℃下保溫1-36h。4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述三維石墨烯氣凝膠與十六胺液體的質量比為1:(1-200)。5.一種如權利要求1-4任一項所述制備方法得到的十六胺三維石墨烯復合材料。6.一種如權利要求5所述的十六胺三維石墨烯復合材料作為儲能材料的應用。
技術總結
本發明提供一種十六胺三維石墨烯復合材料制備方法和應用，屬于復合相變材料技術領域。具體是通過水熱法制備三維石墨烯氣凝膠，然后利用熔融浸漬法將十六胺液體與三維石墨烯氣凝膠進行復合，即得到十六胺三維石墨烯復合材料。該方法得到的相變材料潛熱值能夠達到280kj/kg。280kj/kg。280kj/kg。
