本發(fā)明涉及一種ZIF-8有機金屬骨架包覆正十八烷相變材料的制備方法，屬于有機金屬骨架（MOFs）、納米材料、能源貯存領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

儲熱技術(shù)是提高能源利用效率和保護環(huán)境的一種重要技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于太陽能的熱利用、工業(yè)廢熱回收、冷暖空調(diào)的節(jié)能等領(lǐng)域。儲熱方式主要包括顯熱儲熱、潛熱儲熱和化學(xué)反應(yīng)儲熱三類，其中，利用相變材料的相變潛熱進行儲熱的方式，具有溫度變化小、儲熱密度大等優(yōu)點，因而最具實際應(yīng)用前景。在眾多相變儲熱材料中，正十八烷因具有儲熱密度大、相變潛熱高、相變過程穩(wěn)定，循環(huán)性良好，且其相變溫度最接近人體溫度，從而具有其他相變材料無法比擬的優(yōu)勢而備受青睞。固-液相變材料在使用時存在泄漏、相分離、體積膨脹、有腐蝕性、熱穩(wěn)定性差等問題，目前主要用微膠囊化技術(shù)將其包封起來以解決這些問題，即將固-液相變材料（芯材）用合成高分子材料或無機化合物（壁材）以物理或化學(xué)方法包覆起來制成的常態(tài)下穩(wěn)定的固體微粒，這種固體微?？稍诤苷臏囟确秶鷥?nèi)吸收/釋放可觀的相變潛熱，具有一定的蓄熱調(diào)溫功能，而有限的相變儲能、復(fù)雜的有機反應(yīng)以及消耗大量的有機溶等都限制了微膠囊技術(shù)作為相變材料的發(fā)展。因此，尋找一種新型的可替代的儲能材料變得尤為重要，有機金屬骨架化合物（MOFs）具有豐富、新穎的結(jié)構(gòu)，良好的穩(wěn)定性，可調(diào)控的孔道結(jié)構(gòu)，使其在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，MOFs材料廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，如氣體的吸附存儲與分離、催化、傳感、磁性、離子交換和分離、藥物緩釋等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種ZIF-8有機金屬骨架包覆正十八烷相變材料的制備方法。該方法制備出的三維六角花瓣型相變材料熔點高，包裹率高、穩(wěn)定性好、成本低，制備方法簡單，對設(shè)備要求不高，環(huán)境友好，尤其在存儲方面展示出廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：所述的ZIF-8有機金屬骨架包覆相變材料通過水熱法自組裝形成，以去離子水為溶劑，正十八烷、ZIF-8為反應(yīng)物，在一定條件下實現(xiàn)ZIF-8包覆正十八烷。

上述ZIF-8有機金屬骨架包覆正十八烷相變材料的制備方法，首先將硝酸鋅溶解于適當(dāng)?shù)娜ルx子水中，水浴加熱，在高速攪拌下緩慢加入已融化的正十八烷，反應(yīng)一段時間，然后加入適量二甲基咪唑，慢攪拌后使其溶解，自組裝形成特殊結(jié)構(gòu)的相變材料，振蕩過夜，取出抽濾，洗滌數(shù)次，冷凍干燥，制備出三維六角花瓣型相變材料。具體制備步驟如下:

（1）取適量硝酸鋅溶于去離子水中，濃度為0.01-1 g/mL，40-60 ℃下，水浴500 rpm磁力攪拌10-15 min，至充分溶解；

（2）取適量正十八烷，50 ℃下融化，逐滴加入1000 rmp高速攪拌的硝酸鋅溶液中，水浴溫度50 ℃，攪拌30-60 min，形成含有Zn²⁺的正十八烷小液滴；

（3）再向上述混合溶液中逐滴加入0.4-0.8 g溶解好的二甲基咪唑，攪拌一段時間，然后30 ℃，150 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，包覆正十八烷，取出快速冷卻，抽濾，0 ℃去離子水?dāng)?shù)次洗滌，冷凍干燥，得到三維六角花瓣型相變材料。

所述的溶劑去離子水可用有機溶劑甲醇、乙醇等有機溶劑代替。

所述的ZIF-8: 正十八烷=1:5-1:20，用量的改變會影響形貌，會得到不同花瓣型。

所述的高速攪拌速度為1000-3000 rpm，轉(zhuǎn)速對材料結(jié)構(gòu)的影響很大，轉(zhuǎn)速過小很難形成需要的材料。

所述的硝酸鋅與二甲基咪唑的摩爾比為1:1，得到的相變材料易于除雜，減輕抽濾負擔(dān)。

所述的振蕩過程為8~24h，時間不同產(chǎn)品得率有差異。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：（1）本發(fā)明的反應(yīng)機理是油相滴入水相實現(xiàn)包裹，然后與ZIF-8自組裝形成ZIF-8有機金屬骨架包覆正十八烷相變材料。

（2）本發(fā)明合成的三維六角花瓣型相變材料利用含氧、氮等的多齒有機配體與過渡金屬離子自組裝而成的配位聚合物和正十八烷自組裝形成ZIF-8有機金屬骨架包覆正十八烷相變材料，避免其他有毒化學(xué)試劑的添加，減少了對環(huán)境的污染，并且反應(yīng)過程容易控制，原料易得，成本低，，制備方法簡單，對設(shè)備要求不高。

（3）本發(fā)明儲氫效果好，通過簡單的溫度、轉(zhuǎn)速和時間的操控即可實現(xiàn)組裝引導(dǎo)有機金屬骨架化合物的合成，反應(yīng)過程容易控制，團聚產(chǎn)物表面ZIF-8分布均勻，包裹率高。

（4）本發(fā)明不需要特殊的化學(xué)試劑，熱處理工藝簡單，環(huán)境友好，無毒無公害，并最終降低了制造成本和工藝復(fù)雜度，適用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的ZIF-8有機金屬骨架包覆正十八烷的場發(fā)射電鏡形貌。

具體實施方式

實施例一

（1）取0.2424 g硝酸鋅溶于4 ml去離子水中，濃度為0.01-1 g/mL，40-60 ℃下，水浴500 rpm磁力攪拌10-15 min，至充分溶解；

（2）取0.3 ml正十八烷，50 ℃下融化，逐滴加入1000 rmp高速攪拌的硝酸鋅溶液中，水浴溫度50 ℃，攪拌30-60 min，形成含有Zn²⁺的正十八烷小液滴；

（3）再向上述混合溶液中逐滴加入適量溶解好的0.6623 g二甲基咪唑，攪拌60 min，然后30 ℃，150 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，包覆正十八烷，取出快速冷卻，抽濾，0 ℃去離子水?dāng)?shù)次洗滌，冷凍干燥，得到三維六角花瓣型相變材料。

實施例二

（1）取0.2392 g硝酸鋅溶于4 ml去離子水中，濃度為0.01-1 g/mL，40-60 ℃下，水浴500 rpm磁力攪拌10-15 min，至充分溶解；

（2）取0.7 ml正十八烷，50 ℃下融化，逐滴加入1000 rmp高速攪拌的硝酸鋅溶液中，水浴溫度50 ℃，攪拌30-60 min，形成含有Zn²⁺的正十八烷小液滴；

（3）再向上述混合溶液中逐滴加入適量溶解好的0.6610 g二甲基咪唑，攪拌60 min，然后30 ℃，150 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，包覆正十八烷，取出快速冷卻，抽濾，0 ℃去離子水?dāng)?shù)次洗滌，冷凍干燥，得到三維六角花瓣型相變材料。

實施例三

（1）取0.2408 g硝酸鋅溶于4 ml去離子水中，濃度為0.01-1 g/mL，40-60 ℃下，水浴500 rpm磁力攪拌10-15 min，至充分溶解；

（2）取0.9 ml正十八烷，50 ℃下融化，逐滴加入1000 rmp高速攪拌的硝酸鋅溶液中，水浴溫度50 ℃，攪拌30-60 min，形成含有Zn²⁺的正十八烷小液滴；

（3）再向上述混合溶液中逐滴加入適量溶解好的0.6628 g二甲基咪唑，攪拌60 min，然后30 ℃，150 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，包覆正十八烷，取出快速冷卻，抽濾，0 ℃去離子水?dāng)?shù)次洗滌，冷凍干燥，得到三維六角花瓣型相變材料。

實施例四

（1）取0.2399 g硝酸鋅溶于4 ml去離子水中，濃度為0.01-1 g/mL，40-60 ℃下，水浴500 rpm磁力攪拌10-15 min，至充分溶解；

（2）取1.1 ml正十八烷，50 ℃下融化，逐滴加入1000 rmp高速攪拌的硝酸鋅溶液中，水浴溫度50 ℃，攪拌30-60 min，形成含有Zn²⁺的正十八烷小液滴；

（3）再向上述混合溶液中逐滴加入適量溶解好的0.6628 g二甲基咪唑，攪拌60 min，然后30 ℃，150 rpm下振蕩，二甲基咪唑與Zn²⁺形成金屬有機骨架，包覆正十八烷，取出快速冷卻，抽濾，0 ℃去離子水?dāng)?shù)次洗滌，冷凍干燥，得到三維六角花瓣型相變材料。

以上僅僅是本發(fā)明的較佳實施例子，根據(jù)本發(fā)明的上述構(gòu)思，本領(lǐng)域的熟練人員還可對此作出各種修改和變換，例如，工藝參數(shù)如水和有機溶劑的選擇以及幾種溶劑混合的比值、正十八烷、ZIF-8(二甲基咪唑、硝酸鋅)的物質(zhì)的量的比值等調(diào)整；操作條件如反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間的改變等。