石墨烯增强相变材料导热性能的研究课件.ppt
,石墨烯增强相变材料导热性能的研究,从v,内容,1 研究背景及意义,能源的日益短缺使提高能源使用效率和开发利用可再生能源成为函待解决的世界性问题。太阳能是可再生能源，但太阳能能源密度低、能量分布不均匀，因此使用太阳能时通常用热能存储装置吸收并存储白天多余的热量并在夜间释放出来。相变过程是一种伴随有较大热量吸收和释放的等温或接近等温过程，相变潜热一般较大，因此相变材料的蓄放热特性可在建筑供暖中发挥较高的应用价值。,1 研究背景及意义,相变储能：依靠相变材料（Phase change material）在发生相变的过程中，吸收环境的热量，并在需要时向环境放出热量，从而达到控制周围环境温度的目的。,1 研究背景及意义,分类,1 研究背景及意义,分类,相变材料在建筑中的应用,1 研究背景及意义,2,4,1,3,5,6,7,1 研究背景及意义,Advantages,石蜡,Disadvantages,相变潜热高相变温度范围广无过冷现象化学稳定性较好没有相分离和腐蚀性价格低,热导率低易泄漏,1 研究背景及意义,1 研究背景及意义,石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。,特性：导热性好(5000W/ (mK)，比表面积大(2630m2/g)，载流子浓度高达1013/cm2等特点,11,1 研究背景及意义,针对单一的相变材料不能满足相变储能所需的全部性能。有机相变材料的低传热性、固液相变中易泄漏性，而多孔介质吸附法中相变潜热较小等缺陷。本研究的主要目的以有机相变材料为原料，针对以上缺陷，通过加入氧化还原法制备的石墨烯，采用特定工艺制成石墨烯复合相变材料，使其具有良好的导热性和热稳定性。,内容,2 材料制备工艺,1）水合肼还原制备石墨烯2）水热反应制备石墨烯3）抗坏血酸还原制备石墨烯,2.1 石墨烯的制备,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,2.1 石墨烯的制备,石墨烯氧化物的制备,15,2.1 石墨烯的制备,Hummers法制备氧化石墨烯，具体过程如下：,氧化石墨烯 （GO）,16,2.1 石墨烯的制备,1）水合肼对氧化石墨烯进行还原，具体工艺工程：,石墨烯（RGO）,17,2）水热法制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,2.1 石墨烯的制备,18,2.1 石墨烯的制备,3）抗坏血酸还原制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,抗坏血酸,19,RGO/石蜡复合制备工艺,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,20,石墨烯气凝胶与石蜡的复合工艺,真空浸渍法,2.2 石墨烯的制备,内容,3 结果与讨论,取水合肼还原制备石墨烯为例： 3.1 石墨烯的判定 3.2 石墨烯复合相变材料的性能分析,XRD,(002),(001),(002),3.1 石墨烯的判定,XRD,24,氧化石墨烯（GO)含官能团:-OH、-COOH、-C=O、-CH(O)CH-、C=C,石墨烯（RGO)含官能团:-OH、C=C、C-O,3.1 石墨烯的判定,FTIR,25,3.1 石墨烯的判定,SEM,3.2 石墨烯相变材料的性能测试,热导率测试（热常熟分析仪）,热导率,RGO对石蜡p热导率的影响,0.1823,2.2428,热导率由0.1823升高到2.2824 W/m升高12.3倍。,SEM,29,DSC,吸热,放热,DSC分析,吸热时相变焓变化,吸热时温度变化,XRD,峰只是简单的叠加，没有新物相生成,FTIR,无新的化学结构无官能团之间的化学反应,内容,内容,2 材料制备工艺,1）水合肼还原制备石墨烯2）水热反应制备石墨烯3）抗坏血酸还原制备石墨烯,2.1 石墨烯的制备,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,2.1 石墨烯的制备,石墨烯氧化物的制备,37,2.1 石墨烯的制备,Hummers法制备氧化石墨烯，具体过程如下：,氧化石墨烯 （GO）,38,2.1 石墨烯的制备,1）水合肼对氧化石墨烯进行还原，具体工艺工程：,石墨烯（RGO）,39,2）水热法制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,2.1 石墨烯的制备,40,2.1 石墨烯的制备,3）抗坏血酸还原制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,抗坏血酸,41,RGO/石蜡复合制备工艺,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,42,石墨烯气凝胶与石蜡的复合工艺,真空浸渍法,2.2 石墨烯的制备,内容,3 结果与讨论,取水合肼还原制备石墨烯为例： 3.1 石墨烯的判定 3.2 石墨烯复合相变材料的性能分析,XRD,(002),(001),(002),3.1 石墨烯的判定,XRD,46,氧化石墨烯（GO)含官能团:-OH、-COOH、-C=O、-CH(O)CH-、C=C,石墨烯（RGO)含官能团:-OH、C=C、C-O,3.1 石墨烯的判定,FTIR,47,3.1 石墨烯的判定,SEM,3.2 石墨烯相变材料的性能测试,热导率测试（热常熟分析仪）,热导率,RGO对石蜡p热导率的影响,0.1823,2.2428,热导率由0.1823升高到2.2824 W/m升高12.3倍。,SEM,51,DSC,吸热,放热,DSC分析,吸热时相变焓变化,吸热时温度变化,XRD,峰只是简单的叠加，没有新物相生成,FTIR,无新的化学结构无官能团之间的化学反应,4 总结,用Hummers法制备生成氧化石墨烯，并通过水合肼还原制备成石墨烯。石墨烯对石蜡具有明显增强导热作用，2%石墨烯时热导率增加12.3倍，但对相变潜热无明显影响。石墨烯复合相变材料中，石墨烯与石蜡只是简单的物理学复合，并没有发生新的化学反应。,内容,2 材料制备工艺,1）水合肼还原制备石墨烯2）水热反应制备石墨烯3）抗坏血酸还原制备石墨烯,2.1 石墨烯的制备,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,2.1 石墨烯的制备,石墨烯氧化物的制备,59,2.1 石墨烯的制备,Hummers法制备氧化石墨烯，具体过程如下：,氧化石墨烯 （GO）,60,2.1 石墨烯的制备,1）水合肼对氧化石墨烯进行还原，具体工艺工程：,石墨烯（RGO）,61,2）水热法制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,2.1 石墨烯的制备,62,2.1 石墨烯的制备,3）抗坏血酸还原制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,抗坏血酸,63,RGO/石蜡复合制备工艺,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,64,石墨烯气凝胶与石蜡的复合工艺,真空浸渍法,2.2 石墨烯的制备,内容,3 结果与讨论,取水合肼还原制备石墨烯为例： 3.1 石墨烯的判定 3.2 石墨烯复合相变材料的性能分析,XRD,(002),(001),(002),3.1 石墨烯的判定,XRD,68,氧化石墨烯（GO)含官能团:-OH、-COOH、-C=O、-CH(O)CH-、C=C,石墨烯（RGO)含官能团:-OH、C=C、C-O,3.1 石墨烯的判定,FTIR,69,3.1 石墨烯的判定,SEM,3.2 石墨烯相变材料的性能测试,热导率测试（热常熟分析仪）,热导率,RGO对石蜡p热导率的影响,0.1823,2.2428,热导率由0.1823升高到2.2824 W/m升高12.3倍。,SEM,73,DSC,吸热,放热,DSC分析,吸热时相变焓变化,吸热时温度变化,XRD,峰只是简单的叠加，没有新物相生成,FTIR,无新的化学结构无官能团之间的化学反应,内容,2 材料制备工艺,1）水合肼还原制备石墨烯2）水热反应制备石墨烯3）抗坏血酸还原制备石墨烯,2.1 石墨烯的制备,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,2.1 石墨烯的制备,石墨烯氧化物的制备,80,2.1 石墨烯的制备,Hummers法制备氧化石墨烯，具体过程如下：,氧化石墨烯 （GO）,81,2.1 石墨烯的制备,1）水合肼对氧化石墨烯进行还原，具体工艺工程：,石墨烯（RGO）,82,2）水热法制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,2.1 石墨烯的制备,83,2.1 石墨烯的制备,3）抗坏血酸还原制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,抗坏血酸,84,RGO/石蜡复合制备工艺,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,85,石墨烯气凝胶与石蜡的复合工艺,真空浸渍法,2.2 石墨烯的制备,内容,3 结果与讨论,取水合肼还原制备石墨烯为例： 3.1 石墨烯的判定 3.2 石墨烯复合相变材料的性能分析,XRD,(002),(001),(002),3.1 石墨烯的判定,XRD,89,氧化石墨烯（GO)含官能团:-OH、-COOH、-C=O、-CH(O)CH-、C=C,石墨烯（RGO)含官能团:-OH、C=C、C-O,3.1 石墨烯的判定,FTIR,90,3.1 石墨烯的判定,SEM,3.2 石墨烯相变材料的性能测试,热导率测试（热常熟分析仪）,热导率,RGO对石蜡p热导率的影响,0.1823,2.2428,热导率由0.1823升高到2.2824 W/m升高12.3倍。,SEM,94,DSC,吸热,放热,DSC分析,吸热时相变焓变化,吸热时温度变化,XRD,峰只是简单的叠加，没有新物相生成,FTIR,无新的化学结构无官能团之间的化学反应,内容,2 材料制备工艺,1）水合肼还原制备石墨烯2）水热反应制备石墨烯3）抗坏血酸还原制备石墨烯,2.1 石墨烯的制备,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,2.1 石墨烯的制备,石墨烯氧化物的制备,101,2.1 石墨烯的制备,Hummers法制备氧化石墨烯，具体过程如下：,氧化石墨烯 （GO）,102,2.1 石墨烯的制备,1）水合肼对氧化石墨烯进行还原，具体工艺工程：,石墨烯（RGO）,103,2）水热法制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,2.1 石墨烯的制备,104,2.1 石墨烯的制备,3）抗坏血酸还原制备石墨烯气凝胶工艺工程：,GO浓度：2、3、4、5mg/ml,抗坏血酸,105,RGO/石蜡复合制备工艺,2.2 石墨烯复合相变材料的制备,106,石墨烯气凝胶与石蜡的复合工艺,真空浸渍法,2.2 石墨烯的制备,内容,3 结果与讨论,取水合肼还原制备石墨烯为例： 3.1 石墨烯的判定 3.2 石墨烯复合相变材料的性能分析,XRD,(002),(001),(002),3.1 石墨烯的判定,XRD,110,氧化石墨烯（GO)含官能团:-OH、-COOH、-C=O、-CH(O)CH-、C=C,石墨烯（RGO)含官能团:-OH、C=C、C-O,3.1 石墨烯的判定,FTIR,111,3.1 石墨烯的判定,SEM,3.2 石墨烯相变材料的性能测试,热导率测试（热常熟分析仪）,热导率,RGO对石蜡p热导率的影响,0.1823,2.2428,热导率由0.1823升高到2.2824 W/m升高12.3倍。,SEM,115,DSC,吸热,放热,DSC分析,吸热时相变焓变化,吸热时温度变化,XRD,峰只是简单的叠加，没有新物相生成,FTIR,无新的化学结构无官能团之间的化学反应,谢 谢,
