研究背景随着全球工业快速发展，化石能源的过度消费引发了能源枯竭、环境污染和温室效应等问题。储能技术被认为是解决能源供需在空间和时间上不匹配的有效解决方案，其中热能存储在不同的储能技术中起着至关重要的作用。潜热储能，也称为相变储能，由于其高储能密度和运行过程中温度波动最小，在实际应用中得到了广泛的应用。相变材料根据其相变机理可分为固-固、固-气、液-气或固-液类别。其中，固液相变材料因其潜热高并且相变过程中体积和压力变化小而受到广泛关注。然而，现如今高泄漏率和低导热性的挑战已成为阻碍相变材料长期热稳定性和多功能性发展的障碍。因此，中国矿业大学刘昌会副教授团队通过物理共混膨胀石墨（EG）、共价三嗪骨架（CTF）和吸附石蜡（PW），成功合成了一种具有层状微观结构的复合相变材料（CTF/EG@PW）。首次实现了利用共价有机框架（COF）对相变材料的封装，并成功增强相变材料性能。本研究为石蜡基相变储能中高泄漏率和低导热性的挑战提供了一种创新的解决方案。此外，它还为开发更高效和稳定的相变材料提供了有价值的理论指导和实验基础。相关成果以“Synergistic enhancement of phase change materials through three-dimensional porous layered covalent triazine framework/expanded graphite composites for solar energy storage and beyond”为题发表在化工领域国际期刊《Chemical Engineering Journal》(IF=15.1，JCR 一区，中科院工程技术1区Top）上研究结论CTF的多孔结构能提供较大表面积，来增强对相变材料的吸附性，同时其特殊的稳定性有效地保护了相变材料在循环过程中的降解或变化。鉴于CTF的多功能性和广泛的应用，并可利用与EG的协同效应来降低相变材料的泄漏率，提高材料的光热转换特性，团队最终选择使用CTF制备复合相变材料。本研究通过将相变材料封装在COF材料中，合成了一种具有三维多孔层状结构的新型复合相变材料CTF/EG@PW，成为此项发展的第一个实例。该研究探讨了有机-无机协同作用对增强相变材料性能的影响。CTF和EG的协同作用显著提高了相变材料的形状稳定性和导热系数。实验结果表明，复合相变材料的泄漏率低至0.18 %，而其导热系数是纯相变材料的10倍以上。此外，复合相变材料表现出了优异的光热转换能力，实现了86.9%的光热转换效率，使其成为太阳能应用中潜热存储技术的理想材料。与此同时，CTFs在光催化制氢、催化剂和气体吸附方面也具有广阔的应用前景。将相变材料的储能和温度控制功能与CTF的催化特性相结合，开发基于CTF的具有催化特性的相变材料，为进一步研究扩大其在太阳能等领域的潜在应用提供了重要方向。研究数据图1 .（a）CTF的制备原理；(b) CTF/EG的制备示意图图 2.样品的结构分析。（a）CTF的TEM图像;（b）CTF的SEM图像;（c）EG@PW的SEM图像;（d）CTF/EG@PW的SEM图像图 3.（a）CTF/EG@PW、EG@PW和CTF的傅里叶变换红外光谱;（b）EG@PW、CTF/EG@PW、PW和CTF的XRD图谱图 4.（a）PW、EG@PW和CTF/EG@PW的防漏性能评估;（b）泄漏率的计算结果;（c）PW、EG@PW和CTF/EG@PW的导热系数图 5.（a）PW、EG@PW和CTF/EG@PW的DSC曲线;（b）CTF/EG@PW的热循环曲线图 6.（a）光热能转换和储存测量平台示意图;（b）样品的光热能转换曲线;（c）CTF扩展共轭结构促进了光生电荷载流子的迁移率https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150749声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！