本發(fā)明屬于相變儲(chǔ)能材料領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚乙二醇(peg2000)是一種備受歡迎的有機(jī)相變儲(chǔ)能材料，peg在相變過(guò)程中儲(chǔ)存/釋放大量的熱能。因其顯著特點(diǎn)如高相變潛熱、出色的化學(xué)穩(wěn)定性、安全無(wú)毒、低成本而備受矚目。聚乙二醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)為ho(ch2ch2o)nh，peg2000熔點(diǎn)約為64-66℃，常溫下為蠟狀固體形態(tài)。在建筑節(jié)能等節(jié)能領(lǐng)域，peg已得到廣泛應(yīng)用。然而，peg在高溫下容易發(fā)生熔融泄漏，且其光熱轉(zhuǎn)換能力較低，這使其未能充分發(fā)揮peg的相變潛熱價(jià)值。在目前研究進(jìn)展中，人們常用以下方法來(lái)防止有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的泄露，如多孔基質(zhì)吸附法、微膠囊法、聚合物基體重組法等。微膠囊法與聚合物基體重組法存在制備工藝復(fù)雜，成本高等缺點(diǎn)，多孔基質(zhì)吸附法是成本相對(duì)較低的的封裝復(fù)合方法之一。然而現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用無(wú)機(jī)多孔基質(zhì)進(jìn)行吸附，無(wú)機(jī)多孔基質(zhì)存在著難開(kāi)采、不可降解等缺點(diǎn)。因此，需要尋找一種既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，且制備簡(jiǎn)便的支撐材料，以充分發(fā)揮peg的相變潛熱價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其能夠解決聚乙二醇作為常用的的有機(jī)相變材料具有相變時(shí)熱導(dǎo)率低、易泄露以及木材經(jīng)濟(jì)附加值低下等問(wèn)題。

3、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其包括以下步驟：

4、步驟一、將fe3+摻雜碳點(diǎn)粉末溶于乙醇中，得到fe3+摻雜碳點(diǎn)溶液；

5、步驟二、聚乙二醇水浴熔化，倒入fe3+摻雜碳點(diǎn)溶液中，攪拌混合，得到fe-cds@peg復(fù)合相變材料；

6、步驟三、fe-cds@peg復(fù)合相變材料置于恒溫真空箱中使其處于熔融狀態(tài)，加入去木質(zhì)素木材后抽真空，恢復(fù)常壓，取出樣品用濾紙擦去表面相變材料即得到fe3+摻雜碳點(diǎn)木質(zhì)基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。

7、優(yōu)選的是，fe3+摻雜碳點(diǎn)粉末的制備方法為取鹽酸多巴胺，鄰苯二胺，六水合氯化鐵和無(wú)水乙醇，進(jìn)行攪拌溶解后置于四氟乙烯內(nèi)襯反應(yīng)釜中；然后將反應(yīng)釜轉(zhuǎn)移到馬弗爐中加熱反應(yīng)；加熱完成后，將反應(yīng)釜中的溶液離心，上清液放入透析袋進(jìn)行透析；透析完成后將透析液進(jìn)行真空冰凍干燥處理，即得到fe3+摻雜碳點(diǎn)固體粉末。

8、優(yōu)選的是，鹽酸多巴胺，鄰苯二胺，六水合氯化鐵的質(zhì)量比為1-5:1-5:1。

9、優(yōu)選的是，馬沸爐的溫度為180-220℃，反應(yīng)時(shí)間為10-12h。

10、優(yōu)選的是，離心轉(zhuǎn)速為8000r/min，離心時(shí)間為15min。通過(guò)離心去除未反應(yīng)物使其沉積。

11、優(yōu)選的是，透析袋的分子量為1000da，透析時(shí)間為40-50h。通過(guò)透析去除小分子雜質(zhì)。

12、優(yōu)選的是，干燥處理時(shí)間為14-48h。

13、優(yōu)選的是，聚乙二醇與fe3+摻雜碳點(diǎn)粉末的質(zhì)量比為3000-4000:1。

14、優(yōu)選的是，去木質(zhì)素木材的制備方法為配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-2％的亞氯酸鈉溶液，調(diào)節(jié)ph值4-5，往溶液中加入木片，水浴處理以去除木質(zhì)素，水浴結(jié)束，真空冷凍干燥處理，得到去木質(zhì)素木材。

15、優(yōu)選的是，步驟三中，抽真空，恢復(fù)常壓的操作反復(fù)進(jìn)行1-5次。

16、本發(fā)明至少包括以下有益效果：

17、第一、本發(fā)明在去木質(zhì)素木材中浸漬fe3+摻雜碳點(diǎn)與聚乙二醇混合物，使其形態(tài)穩(wěn)定性極佳，在60℃防泄漏實(shí)驗(yàn)中泄露率不到1％，形態(tài)結(jié)構(gòu)完好。

18、第二、本發(fā)明將fe3+摻雜碳點(diǎn)與聚乙二醇浸漬在去木質(zhì)素木材制備的相變儲(chǔ)能復(fù)合材料其焓值為137.04j/g，聚乙二醇本身焓值為149.5j/g，保持了聚乙二醇90.10％的熱焓性能。

19、第三、本發(fā)明利用木材作為支撐骨架，既能實(shí)現(xiàn)物理封裝，同時(shí)也利用木材含有大量的羥基官能團(tuán)對(duì)聚乙二醇進(jìn)行化學(xué)封裝防止其泄露；而聚乙二醇作為儲(chǔ)能芯材與在太陽(yáng)光激發(fā)下產(chǎn)生紅光的fe3+摻雜碳點(diǎn)結(jié)合可以增強(qiáng)聚乙二醇的儲(chǔ)能能力。在光照結(jié)束后，能夠依靠?jī)?chǔ)能復(fù)合材料所儲(chǔ)存的熱量進(jìn)行持續(xù)保溫，在模擬太陽(yáng)光照射下，在較短時(shí)間內(nèi)從室溫升溫到65.4℃且在氙燈關(guān)閉后，在1h后溫度依然維持在40℃。因此，本發(fā)明的材料可應(yīng)用于建筑節(jié)能、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。

20、本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

技術(shù)特征：

1.光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，fe3+摻雜碳點(diǎn)粉末的制備方法為取鹽酸多巴胺，鄰苯二胺，六水合氯化鐵和無(wú)水乙醇，進(jìn)行攪拌溶解后置于四氟乙烯內(nèi)襯反應(yīng)釜中；然后將反應(yīng)釜轉(zhuǎn)移到馬弗爐中加熱反應(yīng)；加熱完成后，將反應(yīng)釜中的溶液離心，上清液放入透析袋進(jìn)行透析；透析完成后將透析液進(jìn)行真空冰凍干燥處理，即得到fe3+摻雜碳點(diǎn)固體粉末。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，鹽酸多巴胺，鄰苯二胺，六水合氯化鐵的質(zhì)量比為1-5:1-5:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，馬沸爐的溫度為180-220℃，反應(yīng)時(shí)間為10-12h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，離心轉(zhuǎn)速為8000r/min，離心時(shí)間為15min。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，透析袋的分子量為1000da，透析時(shí)間為40-50h。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，干燥處理時(shí)間為14-48h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，聚乙二醇與fe3+摻雜碳點(diǎn)粉末的質(zhì)量比為3000-4000:1。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，去木質(zhì)素木材的制備方法為配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-2％的亞氯酸鈉溶液，調(diào)節(jié)ph值4-5，往溶液中加入木片，水浴處理以去除木質(zhì)素，水浴結(jié)束，真空冷凍干燥處理，得到去木質(zhì)素木材。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光響應(yīng)的fe3+摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于，步驟三中，抽真空，恢復(fù)常壓的操作反復(fù)進(jìn)行1-5次。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種光響應(yīng)的Fe<supgt;3+</supgt;摻雜碳點(diǎn)木基相變儲(chǔ)能材料的制備方法，包括以下步驟：步驟一、將Fe<supgt;3+</supgt;摻雜碳點(diǎn)粉末溶于乙醇中，得到碳點(diǎn)溶液；步驟二、聚乙二醇水浴熔化，倒入碳點(diǎn)溶液中，攪拌混合，得到Fe?CDs@PEG復(fù)合相變材料；步驟三、Fe?CDs@PEG復(fù)合相變材料置于恒溫真空箱中使其處于熔融狀態(tài)，加入去木質(zhì)素木材后抽真空，恢復(fù)常壓，取出樣品用濾紙擦去表面相變材料即得到Fe<supgt;3+</supgt;摻雜碳點(diǎn)木質(zhì)基復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。本發(fā)明利用木材作為支撐骨架，既能實(shí)現(xiàn)物理封裝，同時(shí)也利用木材含有大量的羥基官能團(tuán)對(duì)聚乙二醇進(jìn)行化學(xué)封裝防止其泄露；而聚乙二醇作為儲(chǔ)能芯材與在太陽(yáng)光激發(fā)下產(chǎn)生紅光的Fe<supgt;3+</supgt;摻雜碳點(diǎn)結(jié)合可以增強(qiáng)聚乙二醇的儲(chǔ)能能力。

技術(shù)研發(fā)人員：李長(zhǎng)鑫,關(guān)冬宇,王卡夫,覃文靜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：龍灘水電開(kāi)發(fā)有限公司合山發(fā)電公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6