南昌大学基于石墨烯气凝胶的有机相变材料,用于有效储热
成果简介
在热能储存领域,有机相变材料(PCMs)被广泛用作提升热能应用的功能材料。然而,在构建具有高焓值的形状稳定的复合PCM和具有低泄漏率的PCM之间往往存在着权衡。在这里,本文,南昌大学胡小武等研究人员在《ACSAppl。Mater。Interfaces》期刊发表名为LipophilicModifiedHierarchicalMultiporousrGOAerogelBasedOrganicPhaseChangeMaterialsforEffectiveThermalEnergyStorage的论文,研究提出了一个很有希望的方案来解决这个问题。通过水热法制备了由还原氧化石墨烯(rGO)和共价有机框架(COF)组成的新型水凝胶,冷冻干燥后形成了具有分层多孔结构的rGOCOF超轻气凝胶。rGOCOF气凝胶对有机溶剂显示出良好的吸收能力和亲和力。它可以充分吸附熔融的有机PCM,如聚乙二醇(PEG),并合成形状稳定且具有优异耐泄漏性的复合PCM。
生长在rGO表面的COF对PEG具有优异的亲和力,因此rGOCOF气凝胶显示出高达96。1wt的出色PEG负载率,比rGO气凝胶高1。7wt。此外,与PEGrGO相比,COF有效地降低了PEGrGOCOF的过冷度,达到20。3。同时,制备的PEGrGOCOF表现出极高的焓值和相对焓值效率(164。6Jg,97。4)。这表明本工作为制备高焓形状稳定的复合有机PCM提供了一个有前景的方向。
图文导读
图1。(a)rGOCOF气凝胶和(b)基于PEG的复合PCMs的制备过程示意图;(c)描述基于PEG的复合PCMs储能的示意图;以及(d)rGOCOF气凝胶(顶部)和PEGrGOCOF(底部)的SEM图像。
图2。(a)在树枝上的rGOCOF气凝胶,(b)水凝胶,和(c)支持重量的rGOCOF气凝胶的照片。(d,e)rGO气凝胶、(f,g)COF和(h,i,j)rGOCOF气凝胶的SEM图像。(k)rGOCOF气凝胶的EDS图案。
图3:(a)不同气凝胶在硅油中的吸收和沉淀过程。b)不同气凝胶对红色染色硅油的吸收过程。(c)不同气凝胶对不同有机溶剂的吸收能力。
图4。(a)DSC加热热谱图,(b)DSC冷却热谱图(d)TGA曲线,(e)DTG曲线,(g)过冷度,(h)焓效率,(i)PEG、PEGrGO和PEGrGOCOF的热导率;(c)热循环试验的DSC热谱图;(f)COF的TGA曲线。
图5。本研究和先前文献中复合PCM的性能雷达图。
图6。(a)泄漏试验的物理图像和(b)红外热图像。
图7。(a)测试装置的示意图。(b)PEGrGO和PEGrGOCOF的温度变化曲线。
小结
本文通过添加COF涂层成功地改善了rGO表面的亲油性,使rGOCOF气凝胶表现出对有机溶剂良好的吸收性。为基于rGO的复合有机PCM在热能储存领域的进一步应用提供了指导。
文献:
https:doi。org10。1021acsami。2c17041