氧化亚铜包覆正二十烷相变材料微胶囊的制备及其多功能性研究

摘要

在本文的实验合成部分，采用正二十烷作为相变材料（芯材），氧化亚铜作为壳材，通过原位沉淀法制备氧化亚铜包覆正二十烷的微胶囊相变材料。实验中使用的无机铜源、表面活性剂、还原剂和碱分别是无水硫酸铜、十六烷基三甲基溴化铵、葡萄糖和氢氧化钠。研究了不同氢氧化钠浓度、不同表面活性剂浓度，以及不同的正二十烷/硫酸铜的质量比对微胶囊的微观结构、表面形貌和相变性能的影响。
　　在本文的实验表征部分，通过扫描电子显微镜(SEM)检测了氧化亚铜微胶囊的表面形貌，通过透射电子显微镜(TEM)表征了氧化亚铜微胶囊的微观结构;通过红外光谱(FTIR)分析了壁材中的官能团结构，通过X射线能谱分析(EDAX)研究了微胶囊的元素成分和各元素的含量，采用X射线光电子能谱分析仪(XPS)分析了微胶囊的化学元素组成;通过X-射线衍射仪(XRD)分析了氧化亚铜壁材的晶体类型;通过差示扫描量热仪(DSC)和热失重分析(TGA)研究了微胶囊的相变性能、耐久性和热稳定性;通过红外热成像仪和多通道温度采集记录仪分析微胶囊对太阳能的光热转化效率;通过紫外-可见分光光度计（UV-vis）和智能气敏分析系统研究了氧化亚铜的光降解性和气敏性。
　　制备氧化亚铜包覆正二十烷的微胶囊的最佳合成条件是氢氧化钠浓度为5.00mol·L-1，表面活性剂浓度为0.15mol·L-1，正二十烷/无水硫酸铜的质量比为50/50。在该条件下合成的微胶囊具有较好的核—壳结构，微胶囊的微光形貌为致密光滑的八面体，壁材的晶型为简单立方相。在最佳合成条件下制备的微胶囊具有良好的相变性能、热稳定性、耐久性、抗渗透性，能够有效地实现太阳能光热转化。
　　本实验制备的氧化亚铜包覆正二十烷的微胶囊具有多功能性，除了具备相变材料的储能调温功能外，同时还具有光催化性和气敏性。在光催化实验，当光照时间达到160min后，氧化亚铜对刚果红的降解率为81.12％，对孔雀石绿和酸性品红降解率分别为90.68％和90.75％。氧化亚铜对三种染料都有很好的光降解性，但氧化亚铜对孔雀石绿和酸性品红的光催化效果要优于刚果红;②氧化亚铜对四种有毒气体均有一定程度的响应，氧化亚铜对四种气体的灵敏度大小为:丙酮＞甲醇＞乙醇＞苯。

目录

声明

摘要

1．1 前言

1．2 相变材料的分类

1．2．1 按照相变方式分类

1．2．2 按照相变温度分类

1．2．3 按照组成分类

1．3 微胶囊技术简介

1．3．1 相变材料微胶囊的组成和结构

1．3．2 相变材料微胶囊的制备方法

1．4 MEPCMs的应用

1．4．1 服装领域

1．4．2 军事领域

1．4．3 节能建筑材料

1．5 微胶囊相变材料的发展前景

1．6 本课题的研究内容和创新点

1．6．1 本课题的研究内容

1．6．2 本课题的创新点

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 实验仪器

2．4 Cu2O@n-C20相变材料微胶囊的合成机理

2．5 测试与表征

2．5．4 X射线光电子能谱分析(XPS)仪

2．5．5 X射线衍射仪(XRD)

2．5．9 导热仪

2．5．10 多通道温度采集记录仪

2．5．11 红外热成像仪

2．5．13 气敏测试

第三章 不同NaOH浓度下合成氧化亚铜包覆正二十烷微胶囊相变材料表征与结果分析

3．1 微胶囊的微观结构与表面形貌分析

3．1．1 不同NaOH浓度对Cu2O@n-C20微胶囊表面形貌的影响

3．1．2 表面活性剂浓度对Cu2O@n-C20微胶囊表面形貌的影响

3．1．3 核—壳比对Cu2O@n-C20微胶囊表面形貌的影响

3．1．4 Cu2O@n-C20微胶囊的透射电子显微镜图片

3．2 化学元素组成分析

3．2．1 傅里叶红外光谱分析FTIR

3．2．2 能量弥散X-射线分析EDAX

3．2．3 X-射线光电子能谱分析XPS

3．3 微胶囊的结晶行为分析

3．4 微胶囊的相变行为分析

3．4．1 在不同NaOH浓度下合成的微胶囊的差示扫描量热仪分析(DSC)

3．4．2 非等温结晶性行为分析

3．4．3 等温结晶性行为分析

3．5 Cu2O@n-C20微胶囊的热性能性分析

3．5．1 热失重分析

3．5．2 导热性分析

3．5．3 过冷度分析

3．5．4 循环使用性和耐久性分析

3．6 太阳能储能效率分析

3．6．1 多通道温度采集记录仪分析

3．6．2 红外热成像分析

第四章 Cu2O@n-C20微胶囊的光催化性研究

4．1．2 Cu2O的光催化性

4．2 光催化原理

4．3 光催化实验步骤

4．4 光催化实验结果

第五章 Cu2O@n-C20微胶囊的气敏性研究

5．2 微胶囊的气敏实验和结果分析

第六章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者与导师简介