本發(fā)明涉及一種新型ZIF-8包覆正十八烷相變儲氣材料的制備方法，特別是涉及一種納米材料包覆相變材料的方法，屬于有機金屬骨架（MOFs）、納米材料、能源、氣體貯存領域。

背景技術(shù)：

隨著人類對資源的需求不斷上升，煤炭，石油等礦產(chǎn)資源已經(jīng)遠遠不能滿足人們的需求，而煤炭等能源具有的高污染，消耗大，儲量低的特點也使人們頭疼。新型綠色可再生能源已經(jīng)讓人望眼欲穿。而氫能作為一種儲量豐富、來源廣泛、能量密度高的綠色能源及能源載體給人類社會帶來了福音。氫在通常條件下以氣態(tài)形式存在，且易燃、易爆、易擴散， 因而給儲存和運輸帶來很大不便。安全、高效和無泄漏損失的運輸是當今社會各國普遍關注的問題。要同時滿足整個儲運過程能量密度(包括質(zhì)量儲氫密度和體積儲氫密度)高、能耗少的要求。目前有跡可循的儲氫方法有以下幾類：高壓壓縮存儲、液氫存儲、金屬氫化物存儲、配位氫化物存儲、多孔吸附劑存儲及化學反應儲存。這幾種方法均存在不同程度上的缺點或局限。比如高壓壓縮存儲的儲氫過程需要消耗額外的壓縮功，釋放氫過程需要額外的壓力控制。而且對高壓容器本身的材質(zhì)也有很高的要求。液氫存儲需要厚重的容器，液化過程需要消耗大量的能量，而且還有蒸發(fā)損失。金屬氫化物存儲有儲氫密度低和放氫速度慢等問題。沸石類多孔礦物材料由于自身具有相對較大的單位質(zhì)量，同時材料中含有許多不能吸氫的大直徑空間，儲氫效果也不甚理想。綜上，以上技術(shù)都不太適合儲氫工程的大規(guī)模開展，相變正十八烷由于相變潛熱高、相變過程穩(wěn)定，循環(huán)性良好，且因其相變溫度最接近人體溫度，從而具有其他相變材料無法比擬的優(yōu)勢，并成為相變材料研究的熱點。作為固液相變材料，它在受熱后呈液態(tài)，易泄漏受損。而通過制備一種新型ZIF-8包覆正十八烷相變儲氣材料的制備方法，不僅在一定程度上解決了以上問題，還具有良好的儲氫功能和應用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新型ZIF-8包覆正十八烷相變儲氣材料的制備方法，該方法具有自身無毒，且反應在水環(huán)境中進行，無需有機溶劑， 成本低，能夠大批量生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)可控，包裹率高，穩(wěn)定性好，適用范圍廣，制備方法簡單，對設備要求不高，原料易得且環(huán)境友好等優(yōu)點。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：所述的一種新型ZIF-8包覆正十八烷相變儲氣材料通過水熱法自組裝形成，以去離子水為溶劑，正十八烷、ZIF-8、SDS為反應物，在一定條件下實現(xiàn)ZIF-8包覆正十八烷；

上述一種新型ZIF-8包覆正十八烷相變儲氣材料制備方法， ZIF-8包覆正十八烷相變儲氣材料由乳化法制備，首先將十二烷基硫酸鈉（SDS，分析純）溶解于去離子水中，在高速攪拌下緩慢加入融化的正十八烷（NOD），乳化一段時間，SDS將分散的NOD小液滴包裹，然后緩慢加入硝酸鋅，慢攪拌后使其溶解，通過相反電荷的吸引作用吸附在SDS表面，再加入二甲基咪唑，形成有機金屬骨架結(jié)構(gòu)，通過振蕩冷卻，抽濾，去離子水多次洗滌，離心分離，真空干燥，從而制備出一種結(jié)構(gòu)多變的類花型納米結(jié)構(gòu)相變儲氣材料，隨反應條件的改變，形成了各花式的結(jié)構(gòu)，如二維的六邊形ZIF-8、二維的六邊形ZIF-8排列出的花式結(jié)構(gòu)、類花瓣等，具體制備步驟如下：

（1）將SDS溶解于去離子水中，濃度為2-50 mg/mL，超聲5 min在40-70 ℃下水浴300-1000 rpm磁力攪拌10-15 min，至分散均勻；

（2）取適量NOD，70-80 ℃下融化，逐滴加入高速攪拌的SDS乳化劑中，水浴溫度70-80 ℃，攪拌50-60 min，超聲10-20 min形成均勻的水包油（O/W）乳化小液滴；

（3）取硝酸鋅于50-60 ℃適量的去離子水中溶解，逐滴加入到上述乳液中，200-1000 rpm緩慢攪拌至22 -30 min，Zn²⁺與陰離子表面活性劑SDS絡合，均勻吸附在SDS表面；

（4）再將上述混合溶液中逐滴加入適量溶解好的二甲基咪唑，攪拌一段時間后，50-60 ℃，100-300 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，環(huán)繞包覆NOD，取出快速冷卻,振蕩箱中振蕩18-24 h，抽濾， 0 ℃去離子水數(shù)次洗滌，冷凍干燥，得到類花型納米結(jié)構(gòu)相變儲氣材料。

所述的溶劑去離子水可用有機溶劑甲醇、乙醇等有機溶劑代替。

所述的SDS:NOD=1:2-1:20，用量的改變不會影響基本形貌，但對最終結(jié)構(gòu)的大小以及纖維狀ZIF-8的形貌會有影響。

所述的高速攪拌速度為1000-3000 rpm，轉(zhuǎn)速對材料結(jié)構(gòu)的影響很大，轉(zhuǎn)速過小很難形成需要的材料。

所述的SDS可用其它陰離子表面活性劑如AESA-70，AES-2EO-70等代替。

所述的ZIF-8: 正十八烷=1:5-1:20，用量的改變會影響形貌，會得到不同花瓣型。

所述的硝酸鋅與二甲基咪唑的摩爾比為1:1，得到的相變材料易于除雜，減輕抽濾負擔。

所述的振蕩過程為8~24h，時間不同產(chǎn)品得率有差異。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：（1）本發(fā)明的反應機理是油相（正十八烷）滴入水相實現(xiàn)包裹，然后與ZIF-8自組裝形成一種新型ZIF-8包裹正十八烷相變材料，具有很高的耐熱性能。

（2）本發(fā)明利用含氧、氮等有機配體與過渡金屬離子自組裝而成的配位聚合物和正十八烷自組裝形成（MOFs ），避免其他有毒化學試劑的添加，減少了對環(huán)境的污染，并且反應過程容易控制。

（3）本發(fā)明儲氫效果好，通過簡單的溫度和轉(zhuǎn)速的操控即可實現(xiàn)組裝引導有機金屬骨架化合物的合成，反應過程容易控制，團聚產(chǎn)物表面ZIF-8分布均勻，包裹性高，穩(wěn)定性好。

（4）本發(fā)明不需要特殊的化學試劑，熱處理工藝簡單，綠色環(huán)保，并最終降低了制造成本和工藝復雜度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的新型ZIF-8包覆正十八烷相變儲氣材料的場發(fā)射電鏡形貌；

圖2為本發(fā)明制備的新型ZIF-8包覆正十八烷相變儲氣材料不同反應時間下的場發(fā)射電鏡形貌。

具體實施方式

實施例一

（1）將0.3 g SDS溶解于8-16 ml去離子水中，濃度為2-50 mg/mL，超聲5 min在40-70 ℃下水浴300-1000 rpm磁力攪拌10-15 min，至分散均勻；

（2）取1.0 ml NOD，70-80 ℃下融化，逐滴加入1000 -1200 rmp高速攪拌的SDS乳化劑中，水浴溫度70-80 ℃，攪拌50-60 min，超聲10-20 min形成均勻的水包油（O/W）乳化小液滴；

（3）取0.6-0.8 g硝酸鋅于 50-60 ℃適量的去離子水中溶解，逐滴加入到上述乳液中，200-1000 rpm緩慢攪拌至22 -30 min，Zn²⁺與陰離子表面活性劑SDS絡合，均勻吸附在SDS表面；

（4）再將上述混合溶液中逐滴加入1 -3 g溶解好的二甲基咪唑，攪拌10-20 min后，50-60 ℃，100-300 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，環(huán)繞包覆NOD，取出快速冷卻振蕩箱中振蕩18-24 h，抽濾， 0 ℃去離子水數(shù)次洗滌，冷凍干燥，得到類花型納米結(jié)構(gòu)相變儲氣材料。

實施例二

（1）將0.25 g SDS溶解于8-16 ml去離子水中，濃度為2-50 mg/mL，超聲5 min在40-70 ℃下水浴300-1000 rpm磁力攪拌10-15 min，至分散均勻；

（2）取1.0 ml NOD，70-80 ℃下融化，逐滴加入1000 -1200 rmp高速攪拌的SDS乳化劑中，水浴溫度70-80 ℃，攪拌50-60 min，超聲10-20 min形成均勻的水包油（O/W）乳化小液滴；

（3）取0.6-0.8 g硝酸鋅于 50-60 ℃適量的去離子水中溶解，逐滴加入到上述乳液中，200-1000 rpm緩慢攪拌至22 -30 min，Zn²⁺與陰離子表面活性劑SDS絡合，均勻吸附在SDS表面；

（4）再將上述混合溶液中逐滴加入1 -3 g溶解好的二甲基咪唑，攪拌10-20 min后，50-60 ℃，100-300 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，環(huán)繞包覆NOD，取出快速冷卻振蕩箱中振蕩18-24 h，抽濾， 0 ℃去離子水數(shù)次洗滌，冷凍干燥，得到類花型納米結(jié)構(gòu)相變儲氣材料。

實施例三

（1）將0.2 g SDS溶解于8-16 ml去離子水中，濃度為2-50 mg/mL，超聲5 min在40-70 ℃下水浴300-1000 rpm磁力攪拌10-15 min，至分散均勻；

（2）取1.0 ml NOD，70-80 ℃下融化，逐滴加入1000 -1200 rmp高速攪拌的SDS乳化劑中，水浴溫度70-80 ℃，攪拌50-60 min，超聲10-20 min形成均勻的水包油（O/W）乳化小液滴；

（3）取0.6-0.8 g硝酸鋅于 50-60 ℃適量的去離子水中溶解，逐滴加入到上述乳液中，200-1000 rpm緩慢攪拌至22 -30 min，Zn²⁺與陰離子表面活性劑SDS絡合，均勻吸附在SDS表面；

（4）再將上述混合溶液中逐滴加入1 -3 g溶解好的二甲基咪唑，攪拌10-20 min后，50-60 ℃，100-300 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，環(huán)繞包覆NOD，取出快速冷卻振蕩箱中振蕩18-24 h，抽濾， 0 ℃去離子水數(shù)次洗滌，冷凍干燥，得到類花型納米結(jié)構(gòu)相變儲氣材料。

實施例四

（1）將0.2g SDS溶解于8-16 ml去離子水中，濃度為2-50 mg/mL，超聲5 min在40-70 ℃下水浴300-1000 rpm磁力攪拌10-15 min，至分散均勻；

（2）取0.6 ml NOD，70-80 ℃下融化，逐滴加入1000 -1200 rmp高速攪拌的SDS乳化劑中，水浴溫度70-80 ℃，攪拌50-60 min，超聲10-20 min形成均勻的水包油（O/W）乳化小液滴；

（3）取0.6-0.8 g硝酸鋅于 50-60 ℃適量的去離子水中溶解，逐滴加入到上述乳液中，200-1000 rpm緩慢攪拌至22 -30 min，Zn²⁺與陰離子表面活性劑SDS絡合，均勻吸附在SDS表面；

（4）再將上述混合溶液中逐滴加入1 -3 g溶解好的二甲基咪唑，攪拌10-20 min后，50-60 ℃，100-300 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，環(huán)繞包覆NOD，取出快速冷卻振蕩箱中振蕩18-24 h，抽濾， 0 ℃去離子水數(shù)次洗滌，冷凍干燥，得到類花型納米結(jié)構(gòu)相變儲氣材料。

實施例五

(1)將0.2 g SDS溶解于8-16 ml去離子水中，濃度為2-50 mg/mL，超聲5 min在40-70 ℃下水浴300-1000 rpm磁力攪拌10-15 min，至分散均勻；

（2）取0.25 ml NOD，70-80 ℃下融化，逐滴加入1000 -1200 rmp高速攪拌的SDS乳化劑中，水浴溫度70-80 ℃，攪拌50-60 min，超聲10-20 min形成均勻的水包油（O/W）乳化小液滴；

（3）取0.6-0.8 g硝酸鋅于 50-60 ℃適量的去離子水中溶解，逐滴加入到上述乳液中，200-1000 rpm緩慢攪拌至22 -30 min，Zn²⁺與陰離子表面活性劑SDS絡合，均勻吸附在SDS表面；

（4）再將上述混合溶液中逐滴加入1 -3 g溶解好的二甲基咪唑，攪拌10-20 min后，50-60 ℃，100-300 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，環(huán)繞包覆NOD，取出快速冷卻振蕩箱中振蕩18-24 h，抽濾， 0 ℃去離子水數(shù)次洗滌，冷凍干燥，得到類花型納米結(jié)構(gòu)相變儲氣材料。

實施例六

1）將0.2 g SDS溶解于8-16 ml去離子水中，濃度為2-50 mg/mL，超聲5 min在40-70 ℃下水浴300-1000 rpm磁力攪拌10-15 min，至分散均勻；

（2）取0.5 ml NOD，70-80 ℃下融化，逐滴加入1000 -1200 rmp高速攪拌的SDS乳化劑中，水浴溫度70-80 ℃，攪拌50-60 min，超聲10-20 min形成均勻的水包油（O/W）乳化小液滴；

（3）取0.6-0.8 g硝酸鋅于 50-60 ℃適量的去離子水中溶解，逐滴加入到上述乳液中，200-1000 rpm緩慢攪拌至22 -30 min，Zn²⁺與陰離子表面活性劑SDS絡合，均勻吸附在SDS表面；

（4）再將上述混合溶液中逐滴加入1 -3 g溶解好的二甲基咪唑，攪拌10-20 min后，50-60 ℃，100-300 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，環(huán)繞包覆NOD，取出快速冷卻振蕩箱中振蕩18-24 h，抽濾， 0 ℃去離子水數(shù)次洗滌，冷凍干燥，得到類花型納米結(jié)構(gòu)相變儲氣材料。

以上僅僅是本發(fā)明的較佳實施例子，根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)思，本領域的熟練人員還可對此作出各種修改和變換，例如，工藝參數(shù)如水和有機溶劑的選擇以及幾種溶劑混合的比值、正十八烷、ZIF-8和十二烷基硫酸鈉的物質(zhì)的量的比值等調(diào)整；操作條件如反應溫度、反應時間的改變等。