聚乙烯吡咯烷酮改性纳米颗粒/无机盐储热材料的制备与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

自上世纪能源危机一词的出现，世界性的课题——节能，便成为世界各国科学研究的重点[1]。尤其是20世纪末，传统化石能源的大力开采，导致世界性的化石类能源储备急剧缩减，加之化石能源储量勘探的未知性，全球能源的发展形势日益紧张，而人们对新能源的开发、控制、利用进展缓慢[2][3]。太阳能，生物能，地热能等一系列可再生能源往往由于产生周期及地理位置差异，能源不能得到及时有效的利用，白白的浪费。加之，能量是以非物质形态存在的，无法进行简单的大规模的搬运、收纳。但是能源是社会生产的基石，是人类赖以生存的基础，而它的利用有强烈的时间性和空间性的要求[4][5]，在太阳能电池系统、风力发电系统、空调冰箱等家电控温系统、余热废热利用系统等各类能源利用系统中，在自然的空间时间上很难做到供需的一致与用量的平衡。在日常生活和工业生产中，往往会产生大量的低品质废热，这时候如果我们用一种介质把这些“无用”的热储存起来，等到需要用到的时间地点再进行释放，可以成为一种较好的并且实际可行的节能方式。而这种介质可以是储热材料。也就是说储热材料的诞生是世界性节能课题的一种发展产物。人们对储热材料的研究，尤其是对相变储热材料认识史到目前都只有几十年，相变储热材料作为一种新型的功能材料，正在受到人们的重视，相变储热的理论知识和应用技术也正在发掘、扩展。它在太阳能系统、火电、建筑控温与采暖、余热收集废热与废热再利用上得到广泛的认可和应用。相变储热材料是节能技术的一大发展，也是人类对能源控制的一大进步。

相变储热是针对能量转移的一种潜热蓄热方式[6,7]，相变储热材料是一种对能量的利用、调控、搬运的功能性材料。相变储热材料就是利用物质在进行相变时储存相变潜热的一类材料，也就是说物质发生状态变化如汽液固三相变化时，往往伴随着热量的吸收和释放，从而达到储热的效果。相变储热材料根据化学成分一般分为有机和无机两种，亦可根据使用温度发内分为高温、中温、低温三种，还可依据相变形态分类。其中，无机盐相变储热材料是中高温储热材料重要的一种，而其中熔融盐相变储热材料具有较高的使用温度，良好的稳定性，无过冷和相分离等优点[8]；故近年来国内外都对熔融盐相变储热材料进行大量的实验与广泛的研究[9,10]，方向集中在：（1）熔融盐相变储热材料的热物性及其测量方法；（2）熔融盐相变材料的腐蚀性；（3）熔融盐相变复合材料的复合手段及表征量和表征方法。然而熔融盐储热材料也有其局限性，就是比热较低制约了其显热储热密度，而导热系数低导致其传热性能差、蓄热利用率低，进而阻碍了它的应用[11]。

以硝酸盐为主的混合熔融盐储热材料具有良好的物理性能[12,13][14]，对热的传导性优于一般熔融盐储热材料，而且它熔点较低，使用温度范围大，成本低廉，同时又有较高的稳定性，故成为了一种重要的太阳能储热材料。硝酸盐混合熔融盐储热材料的低成本生产和优异的储热传热性能使能源的利用与运输得到极大的便利，故对该体系的熔融盐的研究具有重要的理论意义和实际应用[15,16]。由于纳米材料的尺寸和结构的特殊性，纳米材料拥有区别于宏观物质的相关物理效应，其中的表面界面效应（surfaceeffect）是纳米颗粒与纳米固体的基本特性，它使纳米颗粒和固体呈现异常的高比热和低熔点，使其在无机熔融盐储热材料的改性中具有很大的意义。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

(1) 查阅文献，了解储热材料的发展与储热原理

(2) 利用水溶液法制备纳米颗粒改性无机盐复合储热材料

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-8周：纳米颗粒改性无机盐复合储热材料的制备和表征。

第9-12周：纳米颗粒改性无机盐复合储热材料的性能研究。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]pacesilam,burceasg,colescase.analysisofrenewableenergiesineuropeanunion.renewableandsustainableenergyreviews.2016;56:156-70.

[2]fernandesd,pitiéf,cáceresg,baeyensj.thermalenergystorage:“howpreviousfindings

determinecurrentresearchpriorities”.energy.2012;39:246-57.