Structure and Properties of One-step Prepared Nano-silver Supported Melamine Foam Based Phase Change Composites

doi:10.7503/cjcu20230222

Abstract

Abstract:

The lightweight and flexible melamine foam（MF） served as the matrix was placed in a reaction solution consisting of ethylene glycol（EG）， silver nitrate（AgNO₃）， polyvinylpyrrolidone（PVP）， and copper chloride （CuCl₂）. Under high temperature conditions， a redox reaction occurred， resulting in the formation of nano-silver（Ag） on the foam skeleton. Subsequently， the phase change composites were fabricated by encapsulating lauric acid（LA） in foam matrix through vacuum impregnation method. The morphology， structure， and thermal properties of the phase change composites were investigated by scanning electron microscope（SEM）， X-ray diffractometer（XRD）， differential scanning calorimeter（DSC）， and infrared thermal imager， respectively. The results indicated that when the concentration of AgNO₃ was 4 mg/mL， nano-Ag was uniformly and densely deposited on the surface of the MF skeleton， and there were two forms of Ag， nanoparticles（AgNPs） and Ag nanowires（AgNWs）， presented simultaneously. The latent heat of phase change composites could reach up to 144.0 J/g， and the thermal efficiency exceeded 80%， demonstrating superior temperature regulation and heat storage capability. This paper provides a novel strategy for the fabrication of phase change composites with outstanding comprehensive property， thereby being in favor of broadening their potential applications.

Key words: Phase change composite, Melamine foam（MF）, Nano-silver, Thermal energy storage property

CLC Number:

O642

TrendMD:

ZHANG Ziwen, DONG Mingyang, CHU Yao, LI Wei, CAI Yibing. Structure and Properties of One-step Prepared Nano-silver Supported Melamine Foam Based Phase Change Composites[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(12): 20230222.

Figures/Tables 9

References 32

1	Chen X.， Chen P.， Tang Z. D.， Xu X. L.， Gao H. Y.， Wang G.， Adv. Sci.， 2021， 8（9）， 2001274
2	Zhang S.， Feng D. L.， Shi L.， Wang L.， Jin Y. A.， Tian L. M.， Li Z. Y.， Wang G. Y.， Zhao L.， Yan Y. Y.， Renew. Sust. Energ. Rev.， 2021， 135， 110127
3	Li D. C.， Wang J. H.， Ding Y. L.， Yao H.， Huang Y.， Appl. Energy， 2019， 236， 1168—1182
4	Chen X.， Gao H. Y.， Yang M.， Dong W. J.， Huang X. B.， Li A.， Dong C.， Wang G.， Nano Energy， 2018， 49， 86—94
5	Gholamibozanjanihu G.， Farid M.， Renew. Energ.， 2020， 162， 112—123
6	Chen X.， Gao H. Y.， Tang Z. D.， Dong W. J.， Li A.， Wang G.， Energy Environ. Sci.， 2020， 13（12）， 4498—4535
7	Yang J.， Zhou Y. C.， Yang L. Y.， Feng C. P.， Bai L.， Yang M. B.， Yang W.， Adv. Funct. Mater.， 2022， 32（28）， 1240—1247
8	Wang W. W.， Cai Y. B.， Du M. Y.， Hou X. B.， Liu J. Y.， Ke H. Z.， Wei Q. F.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2019， 11（35）， 2200792
9	Lu Y.， Xiao X. D.， Fu J.， Huan C. M.， Qi S.， Zhan Y. J.， Zhu Y. Q.， Xu G.， Chem. Eng. J.， 2019， 355， 532—539
10	Jiang Y.， Wang Q.， Tian S. S.， Si Y.， Bai Y.， Li J. Y.， Luo J. H.， Wang D.， Zhao T.， Colloids Surf. A Physicochem. Eng. Asp.， 2022， 653， 130028
11	Chu Y.， Wang S.， Zhang Z. N.， Wang Y. B.， Cai Y. B.， Chem. J. Chinese Universities， 2022， 43（2）， 20210619
	储瑶，王烁，张子诺，王艺博，蔡以兵. 高等学校化学学报， 2022， 43（2）， 20210619
12	Li J. W.， Zuo X. C.， Zhao X. G.， Ouyang J.， Yang H. M.， Appl. Clay Sci.， 2019， 173， 12—18
13	Qiu F.， Song S. K.， Li D. N.， Liu Y.， Wang Y. Q.， Dong L. J.， J. Clean. Prod.， 2020， 246， 118952
14	Dehmous M. H.， Franquet E.， Lamrous N.， Energy Build.， 2021， 241， 110878
15	Cunha Costa J. A.， Martinelli A. E.， do Nascimento R. M.， Mendes A. M.， Constr. Build. Mater.， 2020， 232， 117167
16	Song S. K.， Zhao T. T.， Zhu W. T.， Qiu F.， Wang Y. Q.， Dong L. J.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2019， 11， 20828—20837
17	Wei X.， Xue F.， Qi X. D.， Yang J. H.， Zhou Z. W.， Yuan Y. P.， Wang Y.， Appl. Energy， 2019， 236， 70—80
18	Zhou Y.， Liu X. D.， Sheng D. K.， Lin C. H.， Ji F. C.， Dong L.， Xu S. B.， Wu H. H.， Yang Y. M.， Chem. Eng. J.， 2018， 338， 117—125
19	Mahdi J. M.， Mohammed H. I.， Hashim E. T.， Talebizadehsardari P.， Nsofor E. C.， Appl. Energy， 2020， 257， 113993
20	Rathore P. K. S.， Shukla S. K.， Renew. Energ.， 2021， 176， 295—304
21	Lv L. D.， Wang Y. Q.， Ai H.， Chen T. R.， Zhang X.， Song S. K.， J. Mater. Chem. A， 2022， 10（14）， 7773—7784
22	He H. F.， Wang Y. B.， Zhao Z. L.， Wang Q. Q.， Wei Q. F.， Cai Y. B.， J. Energy Storage， 2022， 55， 105358
23	Zheng Z. H.， Liu H.， Wu D. Z.， Wang X. D.， Chem. Eng. J.， 2022， 440， 135862
24	Li C. W.， Jiang D. G.， Liang H.， Huo B. B.， Liu C. Y.， Yang W. R.， Liu J. Q.， Adv. Funct. Mater.， 2017， 28（8）， 1704674
25	Yang J.， Jia Y. L.， Bing N. C.， Wang L. L.， Xie H. Q.， Yu W.， Appl. Therm. Eng.， 2019， 163， 114412
26	Wu H. Y.， Deng S.， Shao Y. W.， Yang J. H.， Qi X. D.， Wang Y.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2019， 11（50）， 46851—46863
27	He Y. J.， Shao Y. W.， Xiao Y. Y.， Yang J. H.， Qi X. D.， Wang Y.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2022， 14， 6057—6070
28	Hao Z. Z.， New Synthesis and Purification Technology of Silver Nanowires， Northwest University， Xi’an， 2021
	郝泽泽. 银纳米线制备新方法及其纯化工艺研究，西安：西北大学， 2021
29	Al⁃Tabbakh A. A.， Karatepe N.， Al⁃Zubaidi A. B.， Benchaabane A.， Mahmood N. B.， Int. J. Energy Res.， 2019， 43（5）， 1903—1911
30	Yan C. N.， Meng N.， Lyu W.， Li Y. C.， Wang L. P.， Liao Y. Z.， Carbon， 2021， 176， 178—187
31	Liu C. H.， Zong J. H.， Zhang J. H.， He D. Q.， Guo C. L.， Rao Z. H.， J. Mater. Chem. A， 2020， 8（30）， 15177—15186
32	Hu Z. C.， Jiang M. H.， Zou Y. J.， Sun L. X.， Xu F.， Yu S. S.， Hao S. J.， Xiang C. L.， Chem. Eng. J.， 2023， 461， 141923

Sample	T_mi/℃	T_mp/℃	ΔH_m/（J·g^-1）	T_ci/℃	T_cp/℃	ΔH_c/（J·g^-1）
LA	44.0	46.4	170.1	32.9	41.6	179.4
LA/MF	44.1	45.6	155.9	36.9	42.7	161.0
LA/Ag₂@MF	43.9	49.4	107.3	31.7	38.4	116.3
LA/Ag₃@MF	43.6	50.0	120.9	30.7	40.0	139.1
LA/Ag₄@MF	43.2	48.6	144.0	30.8	40.6	149.4
LA/Ag₅@MF	43.9	51.5	126.6	30.5	38.7	141.6

Sample	T_mi/℃	T_mp/℃	ΔH_m/（J·g^-1）	T_ci/℃	T_cp/℃	ΔH_c/（J·g^-1）
LA	44.0	46.4	170.1	32.9	41.6	179.4
LA/MF	44.1	45.6	155.9	36.9	42.7	161.0
LA/Ag₂@MF	43.9	49.4	107.3	31.7	38.4	116.3
LA/Ag₃@MF	43.6	50.0	120.9	30.7	40.0	139.1
LA/Ag₄@MF	43.2	48.6	144.0	30.8	40.6	149.4
LA/Ag₅@MF	43.9	51.5	126.6	30.5	38.7	141.6

[1]	CHU Yao, WANG Shuo, ZHANG Zinuo, WANG Yibo, CAI Yibing. Preparation and Properties of Cu Particles Loaded Foam-based Phase Change Composites [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(2): 20210619.
[2]	JIA Hua, YIN Ruilin, ZHONG Xu, XUE Min, ZHAO Yu, MENG Zihui, WANG Qunjie. Anti-diabetic Drugs Detection by Raman Spectrometry with Molecular Imprinted Composite Membrane^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(2): 239.
[3]	CUI Weiwei, GAO Tianlin, LU Ying, ZHANG Peibiao, LIU Ya, LI Bo. Preparation and Biological Evaluation of Electrospun Nano-silver/Anisodamine/PLGA^† [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(1): 195.
[4]	CUI Wei-Wei, LIU Ya, WANG Zong-Liang, WANG Hao, CUI Li-Guo, ZHANG Pei-Biao, CHEN Xue-Si. Preparation and Biological Evaluation of Electrospun MSM/PLGA Dressing Containing Nano-silver [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(3): 679.