CN114479768B - 一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法 - Google Patents

一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114479768B
CN114479768B CN202111368805.8A CN202111368805A CN114479768B CN 114479768 B CN114479768 B CN 114479768B CN 202111368805 A CN202111368805 A CN 202111368805A CN 114479768 B CN114479768 B CN 114479768B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gold
change material
doped
cellulose
phase change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111368805.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114479768A (zh
Inventor
张蕾
赵静
吴中涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University of Science and Technology
Original Assignee
Qingdao University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University of Science and Technology filed Critical Qingdao University of Science and Technology
Priority to CN202111368805.8A priority Critical patent/CN114479768B/zh
Publication of CN114479768A publication Critical patent/CN114479768A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114479768B publication Critical patent/CN114479768B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明涉及生物质材料技术领域，主要涉及一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法。金掺杂的纤维素相变材料的制备方法包括，将金纳米颗粒的水溶液和偶氮苯类季铵盐的水溶液混合，加入到羧甲基纤维素钠的水溶液中，所得混合液体系经震荡，离心和冻干处理，得到金掺杂的纤维素相变材料。本发明制得的金掺杂的纤维素相变材料，可以在紫外光和可见光照射下，快速完成相态变化，实现能量的存储与释放。本发明制备方法具有工艺简单，成本低等优势。

Description

一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物材料技术领域，主要涉及一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法。
背景技术
相变型有机功能材料，包括热致相变型材料和光致相变型材料，能够通过相变过程实现能量的存储与释放。其中，光致相变型有机功能材料，需要在材料体系中植入光敏分子，借助于光敏分子的光致异构化作用，实现恒温相变作用。目前，在光致相变型有机功能材料中，常用偶氮苯做为光照条件下调控材料相变的光敏分子。偶氮苯在紫外光和可见光刺激下，可以实现反式构象和顺式构象的可逆变化，该可逆异构化过程能够将光能转变为热能。
目前，含有偶氮苯基团的光致相变型有机功能材料，在紫外光照射下的完成相变过程，需要的时间较长，不利于实现能量的快速储存。并且，以偶氮苯光致异构化为基础的光致相变型有机功能材料，多为有机合成聚合物体系，而以自然界中生物大分子为结构基础的光致相变型生物质材料，还未有相关的报道。纤维素是自然界中大量存在的生物质资源，以纤维素为原料，发展一种能够在光照条件下快速相变的生物质材料，将有利于光能和低温热能的存储与利用。该类材料将具有经济、绿色环保的优势，能为发展高经济附加值的纤维素产品提供新的方向。因此，发展一种以偶氮苯光致异构化为基础的光致相变型纤维素材料具有重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种金掺杂的纤维素相变材料，其制备原料包括羧甲基纤维素钠、金纳米颗粒和偶氮苯类季铵盐化合物。
在本发明中，所述羧甲基纤维素钠含有的糖基单元数目约为300～1100个。
在本发明中，所述金纳米颗粒为十六烷基三甲基铵稳定的金纳米颗粒水溶液，所述金纳米颗粒尺寸为5～20nm。
在本发明中，所述偶氮苯类季铵盐化合物为溴化N,N-二甲基-N-(4-(4-((4-正辛氧基苯基)二氮烯基)苯氧基)正丁基)-2,5,8,11-四氧杂十三烷-13-铵。
在本发明中，所述金掺杂的纤维素相变材料的制备方法，包括：
将金纳米颗粒水溶液与偶氮苯类季铵盐化合物的水溶液混合，将上述混合液加入到羧甲基纤维素钠的水溶液中，震荡10分钟，离心，舍弃上清液，所得复合物经10小时冻干处理，制得金掺杂的纤维素相变材料。
在本发明中，所述金掺杂的纤维素相变材料的制备方法，所述混合液中，羧甲基纤维素钠以糖基单元数计，所述羧甲基纤维素钠与偶氮苯类季铵盐化合物的摩尔比为1:1～1:3。
在本发明中，所述金掺杂的纤维素相变材料的制备方法，所述混合液中，以质量分数计，所述十六烷基三甲基铵稳定的金纳米颗粒质量浓度为羧甲基纤维素钠与偶氮苯类季铵盐化合物的1‰～1％。
在本发明中，制备得到金掺杂的纤维素相变材料后，还包括紫外光和可见光照射引发所述金掺杂的纤维素相变材料的相变过程。
在本发明中，所述光照诱导所述金掺杂的纤维素相变材料的相变过程包括：紫外光照射，诱导所述金掺杂的纤维素相变材料发生固体到流体的相变；可见光照射，诱导所述金掺杂的纤维素相变材料发生流体到固体的相变。
在本发明中，所述紫外光波长为365nm，强度为32mW/cm2，所述照射时间为2分钟。
在本发明中，所述可见光波长为520nm，强度为95mW/cm2，所述照射时间为5分钟。
本发明提供了一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法，所述金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法具有如下特点：
1、本发明所得金掺杂的纤维素相变材料，为羧甲基纤维素和偶氮苯类表面活性剂通过静电作用力结合得到的结合物，金纳米通过其稳定剂十六烷基三甲基铵与偶氮苯类表面活性剂之间的分子间作用力掺杂其中。
2、本发明所得金掺杂的纤维素相变材料，在紫外光照射下，能够快速完成固体到流体的相变，完成能量的转化与储存。
3、本发明所得金掺杂的纤维素相变材料，在可见光照射下，能够快速完成流体到固体的相变，完成能量的释放。
4、本发明所得金掺杂的纤维素相变材料，可将其应用于光能与低温热能的储存与利用领域。所述制备方法，具有经济成本低、制备简单等特点。
附图说明
图1为实施例1金掺杂的纤维素相变材料的差示扫描量热测试图；
图2为实施例1金掺杂的纤维素相变材料在紫外光照射2分钟后的差示扫描量热测试图；
图3为实施例1金掺杂的纤维素相变材料在紫外光照射2分钟后再经短时间内可见光照射的温度变化图。
具体实施方式
本发明提供了一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1：
将5.7μL浓度为0.2μM的十六烷基三甲基铵稳定的金纳米颗粒(尺寸为5nm)水溶液和200μL浓度为13.2mM的溴化N,N-二甲基-N-(4-(4-((4-正辛氧基苯基)二氮烯基)苯氧基)正丁基)-2,5,8,11-四氧杂十三烷-13-铵水溶液在离心管中混合，将混合液加入到装有102μL浓度为51.6μM的羧甲基纤维素钠(500个糖基单元)水溶液的离心管中，将上述所得混合液震荡10分钟，在相对离心力为6124g的离心条件下离心10分钟，舍弃上清液，得到金掺杂的羧甲基纤维素-偶氮苯类表面活性剂复合物沉淀，将沉淀冷冻干燥10小时，制得本发明所述金掺杂的纤维素相变材料。
本发明所制得金掺杂的纤维素相变材料，未经光处理的样品，差示扫描量热测试图如图1所示，根据图1，得出：本发明所述金掺杂的纤维素相变材料的低温热能存储密度为202.0J/g。
本发明所制得金掺杂的纤维素相变材料，经紫外光(365nm，32mW/cm2)照射2分钟后，进行差示扫描量热测试，如图2所示，对比图1，得出：所制得纤维素材料在紫外光(365nm，32mW/cm2)照射2分钟后，能够达到136.5J/g的能量存储密度。
本发明所制得金掺杂的纤维素相变材料，在可见光(520nm，95mW/cm2)诱导下能够快速完成能量释放过程，如图3所示，得出：所制得金掺杂的纤维素相变材料在可见光(520nm，95mW/cm2)照射下，5分钟内可以快速升温3.1℃
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域内的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种金掺杂的纤维素相变材料，其特征在于，其合成原料包括羧甲基纤维素钠、金纳米颗粒和偶氮苯类季铵盐化合物，所述金纳米颗粒为十六烷基三甲基铵稳定的金纳米颗粒，所述偶氮苯类季铵盐化合物为溴化N,N-二甲基-N-（4-（4-（（4-正辛氧基苯基）二氮烯基）苯氧基）正丁基）-2,5,8,11-四氧杂十三烷-13-铵。
2.根据权利要求1所述的金掺杂的纤维素相变材料，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠含有的糖基单元数目为300~1100个。
3.根据权利要求1~2任一项所述金掺杂的纤维素相变材料的制备方法，其特征在于，包括：
将金纳米颗粒水溶液与偶氮苯类季铵盐化合物的水溶液混合，将上述混合液加入到羧甲基纤维素钠的水溶液中，震荡10分钟，离心，舍弃上清液，所得复合物经10小时冻干处理，制得金掺杂的纤维素相变材料。
4.根据权利要求3中所述金掺杂的纤维素相变材料的制备方法，其特征在于，所述混合液中，羧甲基纤维素钠以糖基单元数计，所述羧甲基纤维素钠与偶氮苯类季铵盐化合物的摩尔比为1:1~1:3。
5.根据权利要求3中所述金掺杂的纤维素相变材料的制备方法，其特征在于，所述混合液中，以质量分数计，所述十六烷基三甲基铵稳定的金纳米颗粒质量浓度为羧甲基纤维素钠与偶氮苯类季铵盐化合物的1‰~1%。
CN202111368805.8A 2021-11-18 2021-11-18 一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法 Active CN114479768B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111368805.8A CN114479768B (zh) 2021-11-18 2021-11-18 一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111368805.8A CN114479768B (zh) 2021-11-18 2021-11-18 一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114479768A CN114479768A (zh) 2022-05-13
CN114479768B true CN114479768B (zh) 2023-07-07

Family

ID=81492978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111368805.8A Active CN114479768B (zh) 2021-11-18 2021-11-18 一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114479768B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103012600A (zh) * 2012-12-11 2013-04-03 福建师范大学 光致变色偶氮纤维素醚的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101324752B (zh) * 2008-07-21 2012-07-25 上海天臣防伪技术股份有限公司 可以记录反射全息的聚合物液晶感光材料制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103012600A (zh) * 2012-12-11 2013-04-03 福建师范大学 光致变色偶氮纤维素醚的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Photoswitchable solvent-free DNA thermotropic liquid crystals toward self-erasable shape information recording biomaterials";L. Zhang等;《Materials Today Bio》;第12卷;第1-7页 *
"Reversible photo-controlled release of bovine serum albumin by azobenzene-containing cellulose nanofibrils-based hydrogel";Lin Dai等;《Advanced Composites and Hybrid Materials》;第2卷(第3期);第462-470页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114479768A (zh) 2022-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xia et al. Hydrothermal addition polymerization for ultrahigh‐yield carbonized polymer dots with room temperature phosphorescence via nanocomposite
Zhu et al. Green synthesis of tunable fluorescent carbon quantum dots from lignin and their application in anti-counterfeit printing
Guo et al. Green synthesis of carbon dots toward anti-counterfeiting
Wang et al. Highly efficient photothermal conversion capric acid phase change microcapsule: Silicon carbide modified melamine urea formaldehyde
Weis et al. Light‐switchable azobenzene‐containing macromolecules: from UV to near infrared
Sun et al. Synthesis of fluorinated and nonfluorinated graphene quantum dots through a new top‐down strategy for long‐time cellular imaging
Li et al. One-step synthesis of N, P Co-doped orange carbon quantum dots with novel optical properties for bio-imaging
Wan et al. Counteranion‐and Solvent‐Mediated Chirality Transfer in the Supramolecular Polymerization of Luminescent Platinum (II) Complexes
CN105622961A (zh) 一种自愈性多糖水凝胶的制备方法
Yu et al. Triplet–triplet annihilation upconversion for photocatalytic hydrogen evolution
CN105236479B (zh) 高活性的氧化纳米晶纤维素基二氧化钛的制备方法
CN114479768B (zh) 一种金掺杂的纤维素相变材料及其制备方法
CN113754294A (zh) 一种具有光致变色效应AgCl玻璃粉的制备方法及应用
CN101531401A (zh) 一种具有敏感光致变色性能的MoO3纳米杆粉体的制备方法
CN112458795A (zh) 基于镧系金属有机框架的光致变色荧光纳米纸及制备方法
Botvin et al. Magnetoactive electrospun hybrid scaffolds based on poly (vinylidene fluoride‐co‐trifluoroethylene) and magnetite particles with varied sizes
Gao et al. N, S/P co-doped hemicellulose-based carbon dots with tunable fluorescence for anti-counterfeiting
Shen et al. Carbon‐Dot/Natural‐Dye Sensitizer for TiO2 Solar Cells Prepared by a One‐Step Treatment of Celery Leaf Extract
Liu et al. Resonance‐Enhanced Emission Effects toward Dual‐State Emissive Bright Red and Near‐Infrared Emitters
Kasak et al. Identification of molecular fluorophore as a component of carbon dots able to induce gelation in a fluorescent multivalent-metal-ion-free alginate hydrogel
Han et al. Construction of a Novel Photoresponsive Supramolecular Fluorescent Hydrogel through Host‐Guest Interaction between β‐Cyclodextrin and Azobenzene
Tang et al. Preparation of concentration dependent nitrogen sulfur Co-doped graphene quantum dots by UV irradiation and reversible optical switch of hydroxypropyl methyl cellulose
Wang et al. Unraveling the Growth Process of Core–Shell Structured Upconversion Nanoparticles: Implications for Color Tuning of Upconversion Luminescence
Lim et al. Improving photothermal effects of an organic photothermal agent using a chitosan hydrogel
CN106279441A (zh) 一种羧基化改性的纤维素纳米晶须的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant