Đồ án tốt nghiệp - Tổng hợp và đánh giá vật liệu chuyển pha bền dạng Polyethylene Glycol/Manganese D

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỔNG HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ
VẬT LIỆU CHUYỂN PHA BỀN
DẠNG POLYETHYLENE
GLYCOL/MANGANESE
DIOXIDE
SVTH: NGUYỄN THỊ TUYẾT HUYỀN
MSSV: 18128023
GVHD: TS. NGUYỄN TIẾN GIANG

TP.Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022

TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Trong khóa luận này, chúng tôi đã tiến hành tổng hợp một vật liệu chuyển pha ổn
định hình dạng (SSPCM) dựa trên manganese dioxide (MnO2) có cấu trúc xốp và
polyethylene glycol (PEG) bằng phương pháp bay hơi dung môi. Trong hỗn hợp
này, PEG đóng vai trò là một vật liệu chuyển pha để lưu trữ nhiệt năng và MnO 2
đóng vai trò là chất nền hỗ trợ ngăn chặn sự rò rỉ của PEG nóng chảy. Cấu trúc và
các đặc tính của vật liệu SSPCM được đánh giá thông qua các phương pháp phân
tích như kính hiển vi điện tử quét (SEM), đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ
N2, quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR), nhiễu xạ tia X (XRD), phân
tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC), phân tích nhiệt trọng lượng (TGA). Kết quả
SEM và đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ N2 cho ta biết được hình thái, cấu
trúc xốp của MnO2 và vật liệu PEG 6000/MnO2 SSPCM. MnO2 có cấu trúc xốp
cho phép sự xâm nhập của PEG lên đến 65 wt% mà không có sự rò rỉ. PEG được
ổn định tốt trong cấu trúc xốp của MnO2 do các tương tác vật lý như lực mao dẫn,
sức căng bề mặt. Kết quả phân tích FT-IR và XRD chỉ ra rằng PEG có thể kết tinh
tốt khi được tẩm vào cấu trúc xốp của MnO2 và không có liên kết hóa học nào
được hình thành giữa PEG và MnO2, qua đó chứng tỏ khả năng tương thích hóa
học tốt. Kết quả DSC thể hiện vật liệu PEG/MnO2 SSPCM nóng chảy ở 52.8 ℃
với nhiệt tiềm ẩn là 113.8 J/g, nhiệt độ kết tinh ở 40.3 ℃ với nhiệt tiềm ẩn là
104.5 J/g, độ kết tinh cao đạt 99.5 wt% tương ứng với 65 wt% hàm lượng PEG.
Hơn nữa, PCM còn thể hiện độ bền vòng lặp và enthalpy cao sau 200 chu kỳ nóng
chảy và đông đặc. Như vậy, các kết quả trên cho thấy vật liệu chuyển pha bền
dạng PEG/MnO2 có khả năng lưu trữ nhiệt lớn với độ ổn định nhiệt tốt, độ kết tinh
cao, phương pháp chế tạo đơn giản và chi phí thấp, có thể có tiềm năng cho các
ứng dụng lưu trữ năng lượng nhiệt.

i

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô khoa Công
nghệ Hóa học và Thực phẩm, đặc biệt là quý thầy, cô trong bộ môn ngành Công
nghệ Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí
Minh đã tận tình chỉ dạy và trang bị cho tôi những kiến thức cần thiết trong s
...

...
The shape-stabilized phase change materials composed of
polyethylene glycol and various mesoporous matrices (AC, SBA-15 and MCM41), vol. 95, no. 12, pp. 3550-3556, 2011.
C. Wang et al., Phase change behaviors of PEG on modified graphene oxide
mediated by surface functional groups, vol. 74, pp. 43-50, 2016.
S. Mallakpour, A. Abdolmaleki, and H. J. E. P. J. Tabebordbar, Production of
PVC/α-MnO2-KH550 nanocomposite films: morphology, thermal, mechanical
and Pb (II) adsorption properties, vol. 78, pp. 141-152, 2016.
D. Van Phuc et al., Comparison of the uptake of methylene blue on α-and γMnO2 nanomaterials, vol. 144, pp. 384-392, 2019.
H. Wang, Z. Lu, D. Qian, Y. Li, and W. J. N. Zhang, Single-crystal α-MnO2
nanorods: synthesis and electrochemical properties, vol. 18, no. 11, p. 115616,
2007.
X. Wang and Y. J. J. o. t. A. C. S. Li, ed-control hydrothermal synthesis
40

[35]

[36]
[37]

[38]

[39]

[40]

[41]

of α-and β-MnO2 single crystal nanowires, vol. 124, no. 12, pp. 2880-2881,
2002.
B. Li et al., Polyethylene glycol/silica (PEG@ SiO2) composite inspired by
the synthesis of mesoporous materials as shape-stabilized phase change material
for energy storage, vol. 145, pp. 84-92, 2020.
T. Nomura et al., Shape-stabilized phase change composite by impregnation of
octadecane into mesoporous SiO2, vol. 143, pp. 424-429, 2015.
C. L. Wang, K. L. Yeh, C. W. Chen, Y. Lee, H. L. Lee, and T. J. A. E. Lee, A
quick-fix design of phase change material by particle blending and spherical
agglomeration, vol. 191, pp. 239-250, 2017.
T. Qian, J. Li, X. Min, Y. Deng, W. Guan, and H. J. E. Ma, Polyethylene
glycol/mesoporous calcium silicate shape-stabilized composite phase change
material: preparation, characterization, and adjustable thermal property, vol.
82, pp. 333-340, 2015.
D. Feng et al., Modified mesoporous silica filled with PEG as a shapestabilized phase change materials for improved thermal energy storage
performance, vol. 292, p. 109756, 2020.
Z. Liu et al., Preparation and properties of polyethylene glycol based semiinterpenetrating polymer network as novel form-stable phase change materials
for thermal energy storage, vol. 127, pp. 327-336, 2016.
S. B. Şentürk, D. Kahraman, C. Alkan, and İ. J. C. P. Gökçe, Biodegradable
PEG/cellulose, PEG/agarose and PEG/chitosan blends as shape stabilized phase
change materials for latent heat energy storage, vol. 84, no. 1, pp. 141-144,
2011.

41

S

K

L

0

0

2

1

5

4