分子级光储热过程是未来实现太阳能高能、长效存储与转化的一种重要途径。近日，天津大学封伟教授带领的团队，在分子设计的基础上，通过分子间氢键的调控，得到了具有高能量密度和可逆存储特性的偶氮苯/石墨烯杂化材料，克服了传统光储热材料存储能力低 和稳定性差的缺陷，为实现大规模的太阳能储热提供了重要的材料基础和设计方向。有关最新研究进展刊发在近期出版的《J.Mater.Chem.A》 (2015,3,11787封底文章)和《Nanocsale》(2015,7,16131内封面文章)上。

分子级光储热材料是利用光敏分子的结构变化，将太阳能存储于分子键中，并通过多种方法控制热能的释放，从而实现太阳能的高效存储与转化。但现有的分子级储热材料的理论分子储热密度较低，仅为40-60 Wh/kg，极大地限制了其在光储热领域的应用。该研究小组在光敏分子的邻位和对位取代基设计的基础上，通过共价接枝作用制备了偶氮苯/石墨烯杂化材料。通过提高偶氮苯的接枝密度和改变空间分子构型，使偶氮苯在石墨烯表面形成多个分子间氢键作用，通过氢键实现了对其分子储能密度和稳定性的调控。结果显示在多个分子间氢键作用下，偶氮苯/石墨烯杂化材料的储热密度达到138 Wh/kg，比单纯的偶氮苯提高了2倍多，是目前已报道的光储热材料的能量密度的最高值，可与现有的商业化软包锂离子电池媲美（90-100 Wh/kg）。同时该光储热材料具有突出的光储热循环特性和绿光可控释放特性，材料能实现50次的光储热循环，相当于连续使用4.5年。

该研究工作得到了国家973计划和国家杰出青年基金的支持。目前该团队正在通过进一步优化光储热材料的分子结构，提高其能量密度和存储稳定性，并构建分子级光储热器件，实现光热存储与可控释放功能，探索其在未来新型太空能源领域的应用。（来源：科学网）