有机固-固相变储能材料的研究进展

对近年来国内外兴起的有机固-固相变储能材料进行了综述,根据改性方法的不同有机固-固相变储能材料被分为两大类即物理共混类复合相变储能材料和化学改性类复合相变储能材料,分别对两种相变材料的性能、储能机理、优缺点等方面进行了阐述比较,并对其应用和发展前景进行了探讨与展望。

聚氨酯型固-固相变储能材料对沥青调温效果的影响研究

聚氨酯型固-固相变储能材料可以有效提高沥青的相变储能能力,从而在调节路面温度的同时,减小温度波动。基于上述背景,针对聚氨酯型固-固相变储能材料对沥青调温效果的影响展开研究。确定相变材料的分类标准,并分别研究其储能原理及具体应用情况,完成对聚氨酯型固-固相变储能材料特性的分析。在此基础上,定义周期性储热边界条件,根据沥青调温过程中内聚能密度的变化形式,推导相变储能材料的能量变化规律,从而确定聚氨酯型固-固相变储能材料对沥青调温效果的影响能力。

共价有机框架材料磁性固相萃取结合高效液相色谱-串联质谱法检测茶叶中黄曲霉毒素

建立了一种基于共价有机框架材料的磁性固相萃取(magnetic solid phase extraction,M-SPE)结合高效液相色谱-串联质谱(high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,HPLC-MS/MS)方法,用于茶叶中4种黄曲霉毒素(aflatoxins,AFs)的高效测定。样品经过乙腈、水和冰醋酸按8.0∶1.9∶0.1(V/V)提取、离心、M-SPE和过滤,净化后滤液经正离子模式测定,并用HPLC-MS/MS法进行定量。建立的4种AFs分析方法在0.05~50μg/L范围内线性良好,决定系数R2>0.9992,加标回收率在67.6%~103.7%之间,日内、日间精密度均小于9.24%,方法检出限为0.01~0.06μg/kg,定量限为0.05~0.20μg/kg。本研究制备的共价有机框架材料对AFs吸附能力强,开发的M-SPE-HPLC-MS/MS适用于茶叶中AFs的快速、高灵敏、准确检测。

W-VO2@聚多巴胺改性聚氨酯固-固相变材料及其调温织物

采用原位聚合法,以聚乙二醇(PEG)为相变软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,聚多巴胺包覆的钨掺杂二氧化钒(W-VO_(2)@PDA)为填料,制备了钨掺杂二氧化钒@聚多巴胺改性聚氨酯固-固相变材料(W-VO_(2)@PDA/PUPCM)。考察了PEG相对分子质量(简称分子量)对W-VO_(2)@PDA/PUPCM乳液稳定性和整理织物调温性的影响。通过FTIR、TEM、POM、XRD、DSC和TG对材料的化学结构、结晶性能、相变性能和热稳定性进行了测试和表征。结果表明,PEG分子量对W-VO_(2)@PDA/PUPCM的储热性能和相变性能有很大的影响,当PEG分子量为8000时,W-VO_(2)@PDA/PUPCM具有良好的形状稳定性和热稳定性,熔融温度和熔融焓最高,分别为51.52℃和144.82 J/g,与未经整理织物相比,经W-VO_(2)@PDA/PUPCM整理后织物升温和降温最大温差分别为7.8和5.3℃。

基于金属有机骨架多孔碳材料的分散固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定水中4种酚类内分泌干扰物

酚类内分泌干扰物是一种干扰内分泌系统的外源性物质,其进入生物体后会干扰细胞的正常功能,引起生殖发育毒性,因此亟需开发一种快速、灵敏的分析方法,用于环境水体中酚类内分泌干扰物的检测。本研究采用溶剂热法合成了一种由金属有机骨架衍生的多孔碳材料(UiO-66-C),并将其作为萃取吸附剂来富集水中的4种酚类内分泌干扰物(双酚A、4-叔辛基苯酚、4-壬基酚、壬基酚)。建立了一种分散固相萃取(DSPE)结合超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)测定水中酚类内分泌干扰物的分析方法。通过扫描电子显微镜、X射线衍射及傅里叶变换红外光谱等测试方法对UiO-66-C进行表征,证明了该材料的成功制备。对DSPE条件进行优化,包括UiO-66-C用量、水样pH、吸附时间、洗脱液种类及体积、洗脱时间和离子强度。在最佳实验条件下,4种酚类内分泌干扰物在0.5~100μg/L范围内线性关系良好,方法检出限和定量限分别为0.01~0.13μg/L和0.03~0.42μg/L,日内和日间精密度分别为1.5%~10.6%和6.1%~13.2%。将该方法应用于自来水和地表水的检测,4种酚类内分泌干扰物的加标回收率为77.1%~116.6%;在自来水样品中未检测到4种酚类内分泌干扰物,而在地表水中检测到微量的4-壬基酚和壬基酚,检出水平分别为1.38μg/L和0.26μg/L。该方法具有良好的准确度和精密度,为环境水体中酚类内分泌干扰物的检测提供了一种快速、高效、灵敏的新途径。

聚乙二醇基可加工固-固相变储能复合材料的制备与表征

以聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、己二酸(AA)和碳纳米管(MWCNTs)分别为主封装材料、辅封装材料和导热填料,采用原位共混的方法制备了聚乙二醇(PEG)基相变储能复合材料(PCMs)。红外光谱分析表明,PCMs制备过程中,PEG与PBT发生了酯交换反应,与AA和MWCNTs发生了酯化反应。扫描电镜照片显示MWCNTs与PCMs有优异的相容性,在PCMs中分布均匀。热重分析、差示扫描量热分析和导热测试表明,添加1%的MWCNTs后,PCMs的起始分解温度升高了80℃,相变焓值增加约5%,达到143 J/g,热导率增加了36.8%,达到0.26 W/(m·K)。X射线衍射分析显示,MWCNTs的加入提升了PCMs的结晶能力,从而增加了其相变焓值。PCMs可注塑成型为标准样条,具有优异的可加工性。注塑样条在70℃放置2 h后,仍然能够保持最初的形状,展示出典型的固-固相变特征。

有机固-固相变材料的研究进展

综述了多元醇与层状钙铁矿的研究进展,介绍了多元醇二元体系和几种“层状钙钛矿”相变材料的性能、储能机理和优缺点,提出一些可供选择的固-固相变材料,并指出几点研究相变材料时需要解决的问题。

石蜡固-固相变材料的制备及性能

针对石蜡(PA)相变材料难以乳化分散、离子交联定型的问题,利用聚丙烯酸(PAA)羧基的亲水性,易离子化特性,设计了低聚合度PAA接枝石蜡,以自乳化方法制备石蜡乳液,通过常温离子交联,在水介质中、短周期内制备了石蜡固-固相变材料(PA SS-PCMs)。利用扫描电子显微镜对PA乳液及PA SS-PCMs的形貌进行了表征、分析,利用红外光谱仪、X射线衍射仪、偏光显微镜、差示扫描量热仪、热重分析仪对石蜡接枝产物及PA SS-PCMs的分子结构、结晶性能、热稳定性进行了测试和分析。结果表明:该定型方法对不同种类石蜡具有普适性,通过接枝改性、离子交联能得到较高储能效率的石蜡固-固相变材料。研究发现:分两次添加55#石蜡(PA1),前期减少PA1的投入占比,后期添加不参与反应的PA1,能有效提高接枝产物的自乳化能力及相变储能能力。在此基础上,制备了AA∶PA1∶BPO质量比为1.8∶15(10+5)∶0.05的PA1 SSt-PCMs,其结晶温度为45.52℃,结晶焓为-182.28J/g,循环100次后结晶焓损失3.05%,具有较高的储能密度和良好的储热稳定性。

聚丙烯蜡固-固相变材料的制备与工艺优化

针对聚丙烯蜡相变材料难以乳化分散、离子交联定型的问题,利用聚丙烯酸(PAA)羧基的亲水性,易离子化特性,设计了低聚合度聚丙烯酸(PAA)接枝聚丙烯蜡,以自乳化方法制备聚丙烯蜡乳液,通过常温离子交联,在水介质中、短周期内制备了聚丙烯蜡固-固相变材料(PPW SS-PCMs)。首先利用红外光谱仪、核磁共振波谱仪、扫描电子显微镜分析测试,探讨了丙烯酸的浓度及瞬时浓度对聚丙烯蜡(PPW)接枝产物自乳化能力的影响。然后,利用偏光显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、热重分析仪对PPW接枝产物及PPW SS-PCMs的结晶性能、热稳定性做了测试和分析。结果表明:随着丙烯酸(AA)质量占比升高,定型相变材料的相变焓随AA含量的提升而下降。在一定范围内,通过提高AA瞬时浓度能提高改性PPW的自乳化能力,减少定型组分添加量。当AA、PPW、BPO质量比为0.36∶1∶0.05及滴加速率为9mL/min时,所制备的PPW SS-PCMs的结晶温度为52.46℃,结晶焓为-53.61J/g,储能效率为81.26%,具有较好的热稳定性。

基于UiO-66-NH_(2)金属有机框架材料的固相萃取/高效液相色谱-串联质谱法测定饮料和配制酒中的新红

制备了一种新型固相萃取柱填料金属有机框架材料(MOFs)UiO-66-NH_(2),建立了固相萃取/高效液相色谱-串联质谱(SPE/HPLC-MS/MS)测定饮料和配制酒中新红的方法。通过扫描电子显微镜、红外光谱和氮气吸附-脱附等温线等手段表征材料的结构与吸附性能。采用Waters Atlantis^(TM) T3(150 mm×2.1 mm,3μm)色谱柱,以10 mmol/L乙酸铵水溶液和甲醇为流动相进行分离,多反应监测(MRM)模式进行质谱检测。结果表明,在最佳萃取条件下,新红在0.05~10 mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数(r^(2))为0.998,检出限(LOD)和定量下限(LOQ)分别为0.05 mg/L和0.15 mg/L。回收率为87.8%~107%,相对标准偏差(RSD,n=6)为1.9%~11%,表明该方法具有较好的准确度和精密度。开发的基于UiO-66-NH_(2)的固相萃取柱可作为一种高质量的吸附材料用于饮料和配制酒中新红的检测。

具有储能功能的聚氨酯固-固相变材料的研究

以高分子量聚乙二醇(PEG)为软段,4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MD I)、1,4-丁二醇(BDO)为硬段,采用两步溶液法合成了一种具有固-固相变储能性能的聚氨酯材料,通过差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、广角X射线衍射仪(WAXD)、偏光显微镜(POM)等手段分析了该材料的形态结构和相变行为,并对其储能机理进行了初步探讨。结果表明:该聚氨酯型相变材料具有良好的储热性能,相变焓较大,相变温度适中,热性能稳定,相变过程中不产生液体,其相变实质是聚氨酯软段PEG由结晶固态转变为非晶固态的过程。

纳米纤维素/聚乙二醇固-固相变材料的制备及其储能性能的研究

介绍了以纳米纤维素(NCC)为骨架材料、聚乙二醇(PEG)为相变储能功能基,采用化学接枝的方法制备一种NCC/PEG固-固相变材料。并分别用IR、DSC以及TGA等技术手段对其储能性能进行表征。结果表明,以纳米纤维素为骨架材料制备的固-固相变材料具有更高的相变焓,所得的相变材料具有更好的储能效率,其相变焓最大可达103.8J/g。

高分子固-固相变储能材料的研究与应用

综述了各类高分子固-固相变储能材料的性能、储能机理及其优缺点,介绍了此类材料的各种应用, 并对其发展前景做了探讨和展望。高分子固-固相变储能材料具有储能密度大,相变温度恒定,体积变化小,相变过程无液体泄漏等诸多优点,已成为能源开发利用和材料科学研究的新热点。

一种纤维用新型聚乙二醇固-固相变储能材料

根据固-固相变材料的性质与结构特点,通过分子设计合成出了一种新型的芳香族四羟基化合物——4,4'-二苯基甲烷二异氰酸甘油酯(MTE),同时以4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)-MTE为硬段,以聚乙二醇为相变单元和软段,通过原位聚合法制备出了一种聚乙二醇固-固相变储能材料(P-PCM)。利用红外光谱、核磁共振光谱、差示扫描量热法、动态热机械分析法研究了P-PCM的结构、相变行为及热稳定性,表明了P-PCM是一种新型的性能优异的相变材料。由于材料的刚性、可熔融和可溶解性,适合于纤维与织物的加工使用。

聚氨酯型固-固相变储能材料的合成与性能表征

采用两步溶液聚合法以DMF为溶剂,PEG、MDI、BDO为原料合成了一种聚氨酯型高分子固-固相变储能材料,运用傅立叶红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)对该种材料进行结构分析和性能表征,对其相变行为和相变机理进行初步探讨。结果表明,所合成的PUPCM相变焓较大,热性能稳定,相变过程中不出现液体,是一种具有较大使用价值和发展前途的高分子固-固相变储能材料。

PET/MPEG固-固相变储能材料的制备和性能研究

以聚对苯二甲酸乙二酯为骨架材料,聚乙二醇单甲醚为相变材料,在甲苯二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡的作用下制备了一种固——固相变储能材料,并对所制得的相变材料进行了表征。结果表明,PET/MPEG相变储能材料随着MPEG的含量增加,相变焓增大,相变点的onset温度增大,相变焓最大为89.23 J/g;PET/MPEG固-固相变储能材料超过MPEG的熔点时也能一直保持稳定的形态,无熔化泄漏。

固-固相变储能材料的研究

研究了四氯合金属 ( )酸二正十八烷胺 ( n- C18H37NH3) 2 MCl4 ( M=Mn2 +、Cu2 +、Fe2 +、Cd2 + 、Ni2 + 、Zn2 + 和 Co2 + )和二氯二正十八烷胺合铜 ( ) ( n- C18H37NH2 ) 2 Cu Cl2 类化合物的合成、表征和固 -固相转变的研究 ,并测定了该类化合物的热分解反应动力学参数。在 35 0～ 390 K温度区间 ,该类化合物具有 80～ 1 0 0 k J/mol的固 -固摩尔相变焓 ,是一类具有开发前途的固 -固相变低温储能材料。

聚氨酯固-固相变储能材料的制备及应用

聚氨酯固-固相变材料作为一种绿色环保节能材料,具有无泄漏、体积变化小、热稳定性好等特点,还可以通过调节软硬段比例来调控相变焓和相变温度,已成为近年来最具有发展前景的相变材料之一。综述了线型、交联型、超支化聚氨酯固-固相变材料的制备方法,并介绍了其在纺织行业的应用。

三聚氰胺/邻苯二甲醛共价有机骨架材料结合固相萃取-液相色谱串联质谱检测环境水样中痕量磺胺类抗生素

以三聚氰胺/邻苯二甲醛共价有机骨架材料为固相萃取的吸附剂,建立了液相色谱-串联质谱法检测环境水样中磺胺类抗生素残留(磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺噻唑(ST)、磺胺吡啶(SPD)、磺胺甲基嘧啶(SM1)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、磺胺甲恶唑(SMX))。采用单因素优化法对影响萃取效果的重要因素进行优化,获得最佳条件为:洗脱液为8 mL甲醇,样品流速3 mL/min,样品溶液pH=4,穿透体积200 mL。液相色谱-串联质谱法检测萃取水样中磺胺类抗生素,在最佳条件下,检出限为0.05～0.36 ng/L,线性范围为0.25～1000 ng/L,日内标准偏差为0.6%～4.0%,日间标准偏差为2.1%～5.7%,样品加标回收率为82.5%～104.8%。本方法成功地应用于实际环境水样(饮用水、自来水、池塘水)中磺胺类化合物的检测,为快速、有效地检测环境水样中痕量磺胺类抗生素残留提供了良好选择。

聚乙二醇／涤纶接枝共聚固-固相转变贮热材料

为了制备热稳定性好、蓄热性能优异的固-固相转变材料(PCM),研究采用化学法合成了聚乙二醇(PEG)/涤纶(PET)PCM。实验结果表明,PEG/PET PCM的热力学性能与PEG的分子量、PEG/PET质量配比以及不同交联体系有关。化学接枝法合成的PEG/PET PCM,最大相变焓可达112.02 J/g,热稳定性提高,热滞后性减小,PEG/PET PCM在众多领域具有广泛应用。