《十八烷酸纳米结构的制备及其热学性质的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《十八烷酸纳米结构的制备及其热学性质的研究（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学技术大学 硕士学位论文 十八烷酸纳米结构的制备及其热学性质的研究 姓名：王双双 申请学位级别：硕士 专业：无机化学 指导教师：张忠平 2011-05 摘 要 摘 要 摘 要 能源问题是制约经济发展的瓶颈， 对于新型能源和节能技术的研究得到了人 们的重视，相变储能技术可用于解决能源在供求时间上的不匹配，相变材料由于 具有储能和控温能力，成为储能技术研究的热点。有机相变材料不存在过冷和相 分离的问题，且相变潜热较大，但是热导率低和固-液相变时发生液体泄漏是存 在的主要问题，本论文结合纳米技术，研究相变材料纳米尺度下的热学行为，有 效解决了有机相变材料在相变储能中存在的问题。本论文以十八烷酸
2、为研究对 象，制备了不同形貌的十八烷酸结构，提高了其热学性质。 （1）利用模板作用制备了不同形貌的十八烷酸的纳米结构，实验中未引入其 他的物质，避免了基体对热学测试的影响，单独研究纳米尺度下的十八烷酸热学 性质的变化。 实验制备了不同形貌的十八烷酸纳米结构， 六方片、 四方片、 团簇、 树枝、纳米线等形貌，通过 SEM、EDS、FT-IR、XRD 对其进行了表征。纳米化 的十八烷酸与传统的十八烷酸相比，热学性质有所变化，DSC 数据表明纳米化 后的相变温度略有降低，但有的也有所升高；热导数据表明纳米化后的热导率有 所提高。 （2）制备了芯-壳结构的二氧化硅包覆十八烷酸的纳米胶囊，可以有效解决
3、固-液相变时发生液体泄漏的问题。实验利用微乳液的方法，形成水包油型微乳 液，然后加入苯基三甲氧基硅烷，利用水解-缩合作用包覆在十八烷酸的表面， 形成芯-壳结构的纳米胶囊。利用 SEM、TEM、FT-IR、XRD 等进行了表征，对 纳米胶囊进行了热学性质的测试，DSC 数据表明纳米胶囊比传统的十八烷酸熔 化温度升高了 15，凝固温度升高了 12，但是热焓值并没有减小。对不同的 实验条件进行了研究，研究了不同芯-壳的配比、不同水解和缩合时间、不同温 度等对纳米胶囊的影响，得出最佳的实验条件。 关键词： 关键词：相变材料 十八烷酸 纳米尺度 纳米胶囊 I Abstract ABSTRACT Ener
4、gy crisis is the bottleneck of restricting economic development, so the study for new energy resources and energy saving technology got the attention of people, energy storage technology with phase change materials can be used to solve the supply and demand of energy which does not match in with tim
5、e, phase change materials can store energy and control temperature, which make they become the research hot spot on energy storage technology. Organic phase change materials do not existed supercooling and phase separation problems, and they have high latent heat, but low thermal conductivity and li
6、quid leakage is the main problem of organic phase change materials. We make use of the nano technology in this paper, it effectively resolved the existed problems of organic phase change materials in store energy process. We chose the octadecanoic acid as the research object, we prepared different m
7、orphologies of octadecanoic acid in nanometer scale and core-shell nanocapsule structure. The thermal performance of phase change materials under the nanometer scale was enhanced. (1) We use the template method to prepare nano structure octadecanoic acid with different morphologies, without other ma
8、terials, avoiding the thermal test influence of matrix, we can independently study the thermal properties of octadecanoic acid in the nanometer scale. We synthesized several different morphologies of octadecanoic acid, such as hexagonal piece, square piece, cluster, branche and nanowire, the propert
9、ies of the nano octadecanoic acid were characterized by SEM, EDS, FT-IR and XRD. From the thermal results, we compared the nano octadecanoic acid to the traditional octadecanoic acid, thermal properties were changed. DSC data showed that the phase transition temperature after nanometer was slightly
10、lower, but some were higher; Thermal conductivity data showed that the thermal conductivity was improved in nanometer scale. (2) We prepared core-shell octadecanoic acid nanocapsule which was encapsulated by silica, the nanocapsule structure can effectively solve the leakage problem when liquid-soli
11、d phase change process occurs. We use the micro emulsion method to prepare the core-shell structure, firstly, the materials were formed into oil in water microemulsion, and then PTMS was added into the microemulsion dropwisely, the hydrolysis and condensation procedures occurred on the surface of oc
12、tadecanoic acid, finally octadecanoic acid was wrapped by silica, the core-shell nanocapsul was synthesized successfully. The nanocapsule was analyzed by SEM, III Abstract IV TEM, FT-IR, XRD, and the thermal properties were tested by DSC tester, DSC results showed that melting temperature and solidi
13、fication temperature of nanocapsule increased 15 and 12 respectively than traditional octadecanoic acid, but the thermal enthalpy didnt decreased. We study the influence to the nanocapsule of different experimental conditions, different core-shell ratio, different hydrolysis and condensation time, d
14、ifferent temperature, which obtains the best experimental conditions. Key Words: phase change material, octadecanoic acid, nanometer, nanocapsule 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文， 是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。 与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名：_ 签字日期：_ 中国科学技术大学学
15、位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一， 学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人 提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 公开 保密（_年） 作者签名：_ 导师签名：_ 签字日期：_ 签字日期：_ 第一章 绪论 第一章 绪论 第一章 绪论 1.1 引言 能源危机是大多数国家共同的问题， 因为化石能源等传统能源的不可再生性 和带来的
16、环境污染问题，是社会发展的主要阻力，因此寻找新的洁净能源是现在 社会的主要问题。 开发新的可再生能源和提高能源的利用率是现代社会的迫切问 题，研究新兴能源和高效能源也是科研工作者们一直关注的研究领域。人们对于 节能技术的大力研究，发展了一系列新型的节能技术和节能材料，潮汐发电、风 能发电、太阳能储热技术、储氢技术、核电站技术等，是目前发展的较有前途的 新兴能源技术，另外，节能材料的应用也是人们所关注的热门领域，节能降耗已 经成为解决能源危机很重要的一个组成部分1-6。 在人类的生产和生活中，其实有许多的热能源，如果能充分的予以利用，也 是解决现在能源问题的一个很好的方式。在自然界中，太阳能、地热能、工业生 产和人民生活中的余热、废热等，都是可以加以利用的庞大能源渠道7, 8，但是， 这些能源都存在一个时间的问题，并不是每时每刻都可以利用的，必须要收集起 来，在需要的时
