邹勇进&孙立贤Carbon Energy：基于碳化的镀铜三聚氰胺泡沫/石墨烯复合材料稳定的相变材料用于多种能量转化与存储

Stabilized multifunctional phase change materials based on carbonized Cu-coated melamine foam/reduced graphene oxide framework for multiple energy conversion and storage

Zhicong Hu, Yongjin Zou*, Cuili Xiang, Lixian Sun*, Fen Xu, Menghe Jiang, Sensen Yu

Carbon Energy.

DOI:10.1002/cey2.218

研究背景

相变材料（PCMs）因其环境友好、可持续等优点而被广泛应用于建筑控温、废热再利用、电子产品散热等领域。在各类PCMs中，聚乙二醇（PEG）、石蜡等有机PCMs（OPCMs）具有较高的相变焓值、较合适的相变温区、较低的腐蚀性、无毒性和较好的热稳定性，因此相较其他类PCMs更为常用。然而，OPCMs热导率低、熔点以上易泄漏等问题严重阻碍了其大规模应用。因此，各个团队围绕着这些问题展开了大量研究。

文章简介

近日，桂林电子科技大学邹勇进教授和孙立贤教授课题组制备了一种新型碳化三聚氰胺泡沫/还原氧化石墨烯镀铜网络（MF/rGO/Cu-C）用于稳定多功能OPCMs的构建。选择PEG作为储热材料，文章通过真空浸渍法制备了复合OPCMs（PEG@MF/rGO/Cu-C）。PEG@MF/rGO/Cu-C具有较高的熔融焓（148.3 J g^-1）和结晶焓（143.9 J g^-1）。此外，其热导率达到了0.4621 W m^-1K^-1，与PEG@MF相比提升了463%。该复合OPCMs还表现出了优异的光-热和电-热转换性能，因此具备在多领域中的应用潜力。

该文章以“Stabilized multifunctional phase change materials based on carbonized Cu-coated melamine foam/reduced graphene oxide framework for multiple energy conversion and storage”为题，发表在Carbon Energy上。

图文解析

1、 首先，通过溶液浸渍法将GO负载在MF三维框架中，得到MF/GO网络；然后，对MF/GO进行化学镀铜，GO在镀铜的过程中被同步还原，得到MF/rGO/Cu；接着，将MF/rGO/Cu网络在高温下碳化，得到MF/rGO/Cu-C；最后，通过真空浸渍法将PEG负载在MF/rGO/Cu-C中，得到PEG@MF/rGO/Cu-C复合OPCMs。

图1. PEG@MF/rGO/Cu-C的设计与制备示意图

2、 利用SEM对材料的形貌进行了观察。MF的模板作用使得MF/GO、MF/rGO/Cu、MF/rGO/Cu-C都具有类似的三维多孔网状结构。此外，从SEM图片中还能观察到Cu颗粒的成功负载。

图2. (A-C) MF/GO，(D-F) MF/rGO/Cu 和 (G-I) MF/rGO/Cu-C的SEM图片

3、 XRD、FT-IR和XPS分析的结果证明了Cu颗粒的成功负载和GO的成功还原。

图3. MF基框架的 (A) XRD 谱图 和 (B) FTIR 光谱；(C) MF/GO，MF/rGO/Cu 和 MF/rGO/Cu-C的XPS 总谱，以及 (D) MF/GO，(E) MF/rGO/Cu 和 (F) MF/rGO/Cu-C的C 1s谱图

4、 利用DSC对OPCMs的相变行为进行了研究。所有复合OPCMs的DSC曲线与纯PEG的曲线相似，均含有一个熔融峰和一个结晶峰，这说明载体的引入没有改变PEG的结晶行为。此外，rGO和Cu的引入以及碳化处理提高了网络的导热能力。

图4. OPCMs的 (A, B) DSC曲线 和 (C) 热导率；(D, E) PEG@MF 和 PEG@MF/rGO/Cu-C的热响应性能

5、 PEG@MF/rGO/Cu-C具有优异的光、电-热转化能力。

图5. (A) 光-热 和 (B) 电-热转换测试实验装置；(C) PEG-6000 和 PEG@MF/rGO/Cu-C的光-热转换性能；(D) PEG@MF/rGO/Cu-C的电-热转换性能

相关论文信息

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论文标题：

Stabilized multifunctional phase change materials based on carbonized Cu-coated melamine foam/reduced graphene oxide framework for multiple energy conversion and storage

论文网址：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.218

DOI:10.1002/cey2.218

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