专利摘要

本发明公开了一种碳包金属填料的相变储能木材的制备方法。所属复合粒子是一种双层核‑壳结构复合材料。以平均粒径40～50的纳米Al粒子作为核体，表面包覆Ti4O7和CQDS作为壳体，制备导热复合纳米粒子。然后将其作为导热填料与PEG‑800充分混合，采用真空加压法将该相变材料对木材进行浸渍，从而制备一种可对室温进行调节的新型相变储能木材。本发明采用Ti4O7和CQDS对纳米Al粉体进行接枝，可有效提高纳米Al的导热效率，同时解决了纳米Al粉在有机溶剂的团聚问题，使其可以通过木材微孔浸渍到细胞壁内，达到了定型封装的效果。所制备的相变储能木材具有紫外‑可见‑红外全光段吸收能力，可以高效的将太阳能转化为内能，实现储‑放热功能。

权利要求

1.一种碳包金属填料的相变储能木材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）首先将刨切后的木材置于水中在-0.1MPa下抽真空1h，排出木材内部空气，然后制备质量比为1％的NaOH与0.5％Na2SO3混合液，加热到95℃后将木材置于混合液内蒸煮24h，蒸煮过程中混合液更换3-4次，最后将蒸煮过的木材置于78℃乙醇沸腾液内1h，置换出木材中的水分，制备好的木材保存在无水乙醇内；

（2）称取适量的纳米Al、Ti4O7和羧基化的5mg/ml的CQDS，质量比为2:1:1，备用，配制乙醇和去离子水混合液，质量比为9:1，保证混合液可以完全浸没纳米粒子，然后滴加适量的硅烷偶联剂KH-550，其用量为纳米Al、Ti4O7和CQDS总质量的4％，用草酸将混合液pH 调为3~4，在室温下静置1h，称作溶剂A,备用；

（3）氮气保护下，先向溶剂A加入纳米Al粒子，高速搅拌20min后再在300W下超声分散30min，然后加入Ti4O7粒子和CQDS，高速搅拌1h后再在300W下超声1h，全程温度控制在45℃，然后在90℃下回流2h，最后抽真空过滤、丙酮洗涤、50℃干燥24h，得到纳米Al接枝Ti4O7和CQDS；

（4）称取适量的PEG-800置于50℃的恒温水浴锅中直到熔化，然后加入适量的无水乙醇高速搅拌1h，PEG-800和无水乙醇的质量比为7:3，称取2w％的纳米Al接枝Ti4O7和CQDS与PEG-800混合，高速搅拌2h后再在500w下超声分散30min，制备相变储能悬浮液；

（5）利用真空-加压法将步骤4制备的相变储能悬浮液对木材进行浸渍，首先在90℃下将预处理木材试件抽真空，真空度达-0.1MPa，在此负压条件下注入相变储能悬浮液，保压30min后恢复常压，再将浸渍罐加压到1.2MPa，保压3h后卸压；后真空的真空度也为-0.1MPa，抽真空时间为10min，试件先自然干燥48h，再放入干燥箱中在60℃下进行低温慢速干燥直到质量恒定，从而得到相变储能木材。

2.根据权利要求1所述的一种碳包金属填料的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的木材为欧洲赤松和南方松木中的一种。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种碳包金属填料的相变储能木材的制备方法，具体涉及一种纳米Al/Ti4O7/CQDS核-壳结构光催化复合粒子。

(二)背景技术

近年来，节能环保问题成为影响社会经济发展的重要因素之一。随着工业社会迅猛发展，人类对能源的需求量及依赖程度日益增强，对开发新型绿色能源、提升能源利用率、研发节能技术和材料日益重视。储能技术应运而生，它不仅可以减少工业生产能耗，回收余热，还可以把用热低谷期多余的能量转移到用热高峰期使用，此外，还能够吸收利用太阳能、地热等清洁能源。该技术能有效克服热能供求在时间、空间上的不匹配，减少不可再生化石能源消耗、提高能源利用率、减少环境污染。目前，常用的储能技术有显热储能、化学储能和潜热储热。在这些热能储存技术中，潜热储能储能密度大，储能过程中体系温度基本恒定，可对周围的环境进行温度调控，是目前最具有前景的储能方式。相变材料可在加热条件下通过物相变化吸收热能，并在冷却过程中释放热能，可根据环境温度的不同实现热能的储存和释放，有效克服了热能供给的时空限制。有机固-液相变材料是目前相对成熟的一种相变材料，其种类较多，具有广泛的温度适用范围，但也存在低导热率、密度小、易流失等不足，所以制备复合相变材料以改善单独有机固-液相变材料在实际应用中的性能成为目前研究的重点。

复合化是现代材料发展的重要趋势，通过不同材料的复合，可以实现材料性能的创新提升和协同优化。复合相变材料是将两种或者多种材料进行复合，以期克服单一相变材料在实际应用过程中导热率低、过冷及相分离现象、相变时易泄露等缺点，提高相变材料的应用价值，一般向相变材料中添加导热颗粒以增强其导热性能，比如金属粒子。研究发现，纳米Al粒子热导率高、反应活性好、比表面积大，是一种极佳的导热增强型材料。但是纳米Al在有机溶剂中容易团聚，分散性差，且在空气中极易被氧化，生成几纳米厚的氧化层，影响了导热效率。因此，需要对其进行表面改性处理，或加入助剂强化其在有机溶剂中的均匀分散和稳定，增强和有机聚合物的润湿性。Ti4O7俗称钛黑，耐热性优良，耐酸性、耐碱性、耐溶剂性好，在水和树脂等有机溶剂中分散性好，且无毒环保，是一种活性很强的新能源材料和光催化添加剂。如果将其接枝到纳米Al表面，可以形成异质包覆层，提高纳米Al的光催化性能和抗氧化能力。但是Ti4O7对太阳光的利用率较低，只能被波长较短的紫外光激发，严重制约了其应用。所以只用Ti4O7对纳米Al进行包覆还达不到理想的导热效果。为此本发明还选取了CQDS对纳米Al进行二次包覆，CQDS是一种准零维的纳米材料，结构稳定，耐强酸、强碱及光腐蚀，表面功能化实现容易。将其与Ti4O7复合可以将紫外吸收扩大到可见光范围内，因为可见光占太阳能的43％，紫外线只占5％，这两种纳米粒子可以缩小纳米Al表面的带隙，从而使该复合导热粒子既具有全光段吸光能力，又具有极强的导热性能，还能在有机溶剂里很好的分散。可以将其作为导热填料与聚乙二醇共混制备相变储能材料，最后将相变储能材料利用真空-加压法对木材进行浸渍，使木材获得长期高效的储能能力。本产品具有节能环保、平衡室温、可降解的特点，可用于建筑、家具、室内装饰装修，为人们营造一个绿色环保、节能舒适的工作与生活环境。

(三)发明内容

本发明的目的是利用纳米Al共轭接枝Ti4O7和CQDS制备核-壳结构的光催化复合粒子，然后将其作为导热填料与聚乙二醇共混制备相变储能材料，最后将相变储能材料利用真空-加压法对木材进行浸渍，使木材获得长期高效的储能能力

本发明的技术方案：

一种碳包金属填料的相变储能木材的制备方法。所属复合粒子是一种双层核-壳结构复合材料。以平均粒径40～50的纳米Al粒子作为核体，表面包覆Ti4O7和CQDS作为壳体，制备一种全光段导热复合纳米粒子。然后将其作为导热填料与PEG-800充分混合，采用真空加压法将该相变材料对木材进行浸渍处理，从而制备一种可对室温进行调节的新型相变储能木材。具体包括以下步骤：

(1)首先将刨切后的木材置于水中抽真空(-0.1MPa，1h)，排出木材内部空气。然后制备质量比为1％的NaOH与0.5％Na2SO3混合液，加热到95℃后将木材置于混合液内蒸煮24h(过程中混合液更换3-4次)。最后将蒸煮过的木材置于78℃乙醇沸腾液内1h，置换出木材中的水分。制备好的木材保存在无水乙醇内。

(2)称取适量的纳米Al和Ti4O7和羧基化的5mg/ml的CQDS，质量比为2:1:1，备用。配制乙醇和去离子水混合液，质量比为9:1，保证混合液可以完全浸没纳米粒子。然后滴加适量的硅烷偶联剂KH-550，其用量为纳米Al、Ti4O7和CQDS总质量的4％。用草酸将混合液PH调为3～4，在室温下静置1h，称作溶剂A,备用。

(3)氮气保护下，先向溶剂A加入纳米Al粒子，高速搅拌20min后再在300W下超声分散30min。然后加入Ti4O7粒子和CQDS，高速搅拌1h后再在300W下超声1h，全程温度控制在45℃。然后在90℃下回流2h。最后抽真空过滤、丙酮洗涤、50℃干燥24h，得到纳米Al接枝Ti4O7和CQDS

(4)称取适量的PEG-800置于50℃的恒温水浴锅中直到熔化，然后加入适量的无水乙醇高速搅拌1h，PEG-800和无水乙醇的质量比为7:3。称取2w％的Al接枝Ti4O7和CQDS与PEG-800混合，高速搅拌2h后再在500w下超声分散30min，制备相变储能悬浮液。

(5)利用真空-加压法将步骤4制备的相变储能材料对木材进行浸渍。首先在90℃下将预处理木材试件抽真空，真空度达-0.1MPa，在此负压条件下注入相变储能悬浮液，保压30min后恢复常压；再将浸渍罐加压到1.2MPa，保压3h后卸压；后真空的真空度也为-0.1MPa，抽真空时间为10min。试件先自然干燥48h，再放入干燥箱中在60℃下进行低温慢速干燥直到质量恒定，从而得到相变储能木材。

本方法具有以下优点是：

(1)反应条件容易控制，操作方便、简单。

(2)功能化包覆后的纳米Al具有良好的分散性和全光段吸收能力，氧化过程被阻止，提升了导热效率。

(3)将功能化包覆后的纳米Al分散到PEG-800中，提高了PEG-800的储放热能力和抗流失性，然后以木材为支撑体，定型封装这一相变储能材料，使木材具备了室温调节的能力，有利于能源的节约。

(四)附图说明

图1为本发明的技术路线

(五)具体实施方式

实施例1

一种碳包金属填料的相变储能木材的制备方法，包括以下步骤：

(1)挑选欧洲赤松，选取胸高以上的成熟边材，规格为长20mm×宽20mm×厚20mm，无开裂、腐朽和变色等缺陷。称重之后将木材试件置于去离子水中抽真空(-0.1MPa，1h)，排出木材内部空气。

(2)在烧杯中倒入500ml去离子水，然后加入5gNaOH和2.5gNa2SO3，加热到95℃后将木材置于混合液内蒸煮24h(过程中混合液更换3-4次)，期间要保证木材浸没于溶液下。最后将蒸煮过的木材置于78℃乙醇沸腾液内1h，置换出木材中的水分。制备好的木材保存在无水乙醇内。

(3)称取1g纳米Al和0.5gTi4O7和0.5g羧基化的5mg/ml的CQDS，质量比为2:1：1，备用。称取4.5ml去离子水和0.5ml无水乙醇混合。然后滴加0.08g硅烷偶联剂KH-550。用草酸将混合液PH调为3～4，在室温下静置1h，称作溶剂A，备用。

(4)氮气保护下，先向溶剂A加入纳米Al粒子，高速搅拌20min后再在300W下超声分散30min。然后加入Ti4O7粒子和CQDS，高速搅拌1h后再在300W下超声1h，全程温度控制在45℃。然后在90℃下回流2h。最后抽真空过滤、丙酮洗涤、50℃干燥24h，得到纳米Al接枝Ti4O7和CQDS

(5)称取70g的PEG-800置于50℃的恒温水浴锅中直到熔化，然后加入30g的无水乙醇高速搅拌1h。将纳米Al接枝Ti4O7和CQDS与PEG-800混合，高速搅拌2h后再在500w下超声分散30min，制备相变储能悬浮液。

(6)将相变储能悬浮液和木材试件共同放置于浸渍罐内。首先在90℃下将预处理木材试件抽真空，真空度达-0.1MPa，在此负压条件下注入相变储能悬浮液，保压30min后恢复常压；再将浸渍罐加压到1.2MPa，保压3h后卸压；后真空的真空度也为-0.1MPa，抽真空时间为10min。试件先自然干燥48h，再放入干燥箱中在60℃下进行低温慢速干燥直到质量恒定，从而得到相变储能木材。

实施例2

一种碳包金属填料的相变储能木材的制备方法，包括以下步骤：

(1)挑选南方松木，选取胸高以上的成熟边材，规格为长30m×宽30mm×厚20mm，无开裂、腐朽和变色等缺陷。称重之后将木材试件置于去离子水中抽真空(-0.1MPa，1h)，排出木材内部空气。

(2)在烧杯中倒入1000ml去离子水，然后加入10gNaOH和5gNa2SO3，加热到95℃后将木材置于混合液内蒸煮24h(过程中混合液更换3-4次)，期间要保证木材浸没于溶液下。最后将蒸煮过的木材置于78℃乙醇沸腾液内1h，置换出木材中的水分。制备好的木材保存在无水乙醇内。

(3)称取2g纳米Al和1gTi4O7和1g羧基化的5mg/ml的CQDS，质量比为2:1:1，备用。称取9ml去离子水和1ml无水乙醇混合。然后滴加0.16g硅烷偶联剂KH-550。用草酸将混合液PH调为3～4，在室温下静置1h，称作溶剂A，备用。

(4)氮气保护下，先向溶剂A加入纳米Al粒子，高速搅拌20min后再在300W下超声分散30min。然后加入Ti4O7粒子和CQDS，高速搅拌1h后再在300W下超声1h，全程温度控制在45℃。然后在90℃下回流2h。最后抽真空过滤、丙酮洗涤、50℃干燥24h，得到纳米Al接枝Ti4O7和CQDS

(5)称取140g的PEG-800置于50℃的恒温水浴锅中直到熔化，然后加入60g的无水乙醇高速搅拌1h。将纳米Al接枝Ti4O7和CQDS与PEG-800混合，高速搅拌2h后再在500w下超声分散30min，制备相变储能悬浮液。

(6)将相变储能悬浮液和木材试件共同放置于浸渍罐内。首先在90℃下将预处理木材试件抽真空，真空度达-0.1MPa，在此负压条件下注入相变储能悬浮液，保压30min后恢复常压；再将浸渍罐加压到1.2MPa，保压3h后卸压；后真空的真空度也为-0.1MPa，抽真空时间为10min。试件先自然干燥48h，再放入干燥箱中在60℃下进行低温慢速干燥直到质量恒定，从而得到相变储能木材。

一种碳包金属填料的相变储能木材的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。