基于季铵盐支撑的层状金属配合物热致相变贮热性能的研究

相变焓的大小和适宜的相变温度是相变贮热材料应用的基础。本项目为了解决传统固-固相变贮热材料四卤合金属酸(Ⅱ)二烷基铵类金属配合物相变焓值较小的问题。拟利用基于不同烷基链结构和性质的季铵盐代替脂肪胺作为配体，并改换不同的中心金属离子进行配位反应，通过在配合物结构中增加烷基链组成和改变配位方式，增强烷基链之间的范德华力和长程库仑力等弱相互作用，调控优化配合物的结构和性能。使新制备的基于季铵盐支撑的层状金属配合物，在分子内和分子间的烷基链堆积结构上发生更大的改变，从而相应提高配合物固-固相变贮热的焓值。另外，为了克服单一金属配合物贮热相变温度为固定值的缺陷，利用相图的构筑确定出二元体系中共析物、中间固态化合物以及各种固熔体存在的可能性和条件，以期从中选择出适宜于不同贮热温度范围、不同热焓要求的多元金属配合物固-固相变贮热材料。

热能的贮存有助于降低现有生产过程的能源消耗，与创立节能环保型生产过程密切相关。相变贮热是通过材料在相变过程中可逆的吸热或放热来进行贮能或释能的。相变焓的大小和适宜的相变温度是相变贮热材料应用的基础。本项目首先以基于不同烷基链结构和性质的季铵盐[NR1R2R3R4] +代替脂肪胺[R--NH3]+ 作为配体与金属盐进行配位反应。通过配体中各个烷基链R性质、碳原子个数的变化，以及改换不同的中心金属离子，调控优化配合物的结构和性能，增强烷基链之间的范德华力和长程库仑力等弱相互作用，在配合物分子内和分子间烷基链堆积结构上引起更大的改变，合成出具有高相变焓值的基于季铵盐支撑的层状金属配合物[NR1R2R3R4]2MX4 (M=Cu，Mn，Zn…，X=Cl，Br)。贮能材料的固-固相变贮热密度达到70-180J/g，循环寿命在5-10年左右。再者，利用热分析(DTA, DSC)、X-衍射、变温红外等技术构筑二元体系温度-组成相图。利用相图根据相律确定二元体系中共析物、各种固熔体以及中间化合物的具体组成。测定选出的多元[NR1R2R3R4]2MX4体系固-固相变的转变温度、相变焓等热力学参数，择出适宜于不同贮热温度范围、不同热焓要求的多元金属配合物固-固相变贮热材料。