基于黏土—石墨烯气凝胶复合相变材料的制备与表征

题名	基于黏土—石墨烯气凝胶复合相变材料的制备与表征
作者	张静
导师	王毅
答辩日期	2019
学位名称	硕士
关键词	氧化石墨烯黏土相变材料改性剂储热能力
摘要	相变材料基于潜热储存技术因具有储能密度高和相变过程近似恒温等特点,在热能储存领域中具有应用前景。但单一相变材料存在过冷度大、热导率低和易泄露,以及一些复合相变材料存在热导率低和热稳定性差等缺陷,因此,开发新的复合相变材料,解决这些缺点,具有重要的意义。基于此,以氧化石墨烯、黏土、硬脂酸和十六醇为原料,通过水热法制备了系列载体及其复合相变材料,研究了黏土含量和黏土类型对载体与复合形变材料结构和性能的影响,旨在获得高性能和高热导率的复合相变材料。以硬脂酸为相变材料,以氧化石墨烯和凹凸棒石为原料,采用水热法制备了系列凹凸棒石-石墨烯气凝胶载体及其硬脂酸/凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料,研究了凹凸棒石含量对凹凸棒石-石墨烯气凝胶载体及硬脂酸/凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料结构和性能的影响。结果表明凹凸棒石-石墨烯气凝胶载体具有三维多孔结构,随着凹凸棒石含量的增加,凹凸棒石-石墨烯气凝胶载体光滑的表面变得越来越粗糙,而硬脂酸/凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料的簇状结构也越来越明显并且熔融和凝固潜热值呈现出先减小后增大的趋势。100次冷-热循环实验表明,凹凸棒石含量的变化对硬脂酸/凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料的结构稳定性和储热稳定性无影响,但当凹凸棒石的质量百分数分别为33%和50%时,硬脂酸/凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料循环后与循环前的失重率相比较,分别减少了0.8%和0.2%,所以随着凹凸棒石含量的增加,硬脂酸/凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料表现出更好的热稳定性。用十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠和3-氨丙基三甲氧基硅烷有机改性凹凸棒石,以十六醇为相变材料,氧化石墨烯和有机改性凹凸棒石为原料,用水热法制备了系列改性剂-凹凸棒石-石墨烯气凝胶载体及其十六醇/改性剂-凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料,研究了改性剂及有机改性凹凸棒石含量对改性剂-凹凸棒石-石墨烯气凝胶载体及其十六醇/改性剂-凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料结构和性能的影响。研究结果表明:十六醇/十二烷基磺酸钠-凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料的表面均有白色物质,十六醇/3-氨丙基三甲氧基硅烷-凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料热能储存稳定性差,而十六醇/十六烷基三甲基溴化铵-凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料表现出良好的结构和热性能。DSC分析表明,随着十六烷基三甲基溴化铵-凹凸棒石含量的增加,十六醇/十六烷基三甲基溴化铵-凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料的熔融潜热值呈现出逐渐减小的趋势。100次冷-热循环实验表明,十六醇/十六烷基三甲基溴化铵-凹凸棒石-石墨烯气凝胶复合相变材料具有好的结构稳定性、热稳定性和储热稳定性。以有机蒙脱土、氧化石墨烯为原料,硬脂酸为相变材料,采用水热法制备了系列有机蒙脱土-石墨烯气凝胶载体及其硬脂酸/有机蒙脱土-石墨烯气凝胶复合相变材料。研究结果发现:有机蒙脱土-石墨烯气凝胶载体具有三维多孔结构,随着有机蒙脱土含量的增加,有机蒙脱土-石墨烯气凝胶载体光滑的表面变得越来越粗糙,硬脂酸/有机蒙脱土-石墨烯气凝胶复合相变材料的孔状结构越来越明显并且熔融潜热值呈现出先增大后减小的趋势。100次冷-热循环实验表明,有机蒙脱土含量的变化对硬脂酸/有机蒙脱土-石墨烯气凝胶复合相变材料的结构稳定性和储热稳定性无影响,但当有机蒙脱土含量增加到50wt%时,随着有机蒙脱土含量的增加,硬脂酸/有机蒙脱土-石墨烯气凝胶复合相变材料的热稳定性变差。
页数	106
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TB34
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95229
专题	能源与动力工程学院
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	张静. 基于黏土—石墨烯气凝胶复合相变材料的制备与表征[D],2019.