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硅藻土在新能源領域的應用

作者：森大硅藻土 發表時間：2025-09-23 10:47:03 瀏覽人氣：0

硅藻土是由具有獨特納米和微米形態的單細胞藻類產生的三維(3D)天然生物材料，具有眾多優異的結構。硅蓬納米技術是近年來出現的一個新的研究領域，它在生物學、傳感器、吸附、納米輸送、新能源等諸多領域中得到了研究及應用。

由于它特殊的多千三維分層結構，高的比表面積以及與其他導體或半導體材料結合與轉換的能力，在能量存儲、低成本天然電極材料，具有強吸附性和優異的熱穩定性的儲氫材料以及執儲能材料中得到了廣泛應用。根據近年來國內外研究現狀，展示了硅藻基復合材料在超級電容器，電池、大陽能電池等能源設備上應用的情況，以及硅藻基復合材料在儲氫，儲執等儲能設備上的應用，并根據這些基本情況指出未來硅藻基復合材料的發展趨勢。

在過去的20年中，具有納米級尺寸及獨特性能的新型合成材料已經被廣泛地研究，這些材料主要用于開發能源生產和儲存的新型解決方案。其中，對由碳、硅、無機氧化物及聚合物等材料制成的具有不同形貌的多孔納米結構的研究越來越多。這種結構具有一些獨特的性能，比如用于離子傳輸的高可用表面積結構，以及具有優異的機械、電學、電化學、磁性和光學性質用于能量轉換或存儲的合成材料[2-6。這些合成材料的主要缺點是生產成本高、批量生產時間長、生產過程中需使用有毒化學藥品并產生危險廢棄物，會對環境造成污染，不符合當下提倡可持續發展的主旋律78。因此，使用天然或生物材料替代有污染的材料，降低加工成本和材料加工過程中對環境的破壞，是發展新的能源轉換和儲存方案的迫切需求。在自然界中，有許多自然生成的具有多種功能的復雜生物材料，這些生物材料的性能有時比人工材料好得多。它們普遍具有復雜的結構及獨特的性能，可以極大地推動仿生工程的發展。這些材料還可以作為低成本的天然材料的來源，從而節省加工的成本。例如細菌、藻類、昆蟲、植物、動物和人類(骨骼)等大多數生物體都能夠將這些類型的無機結構或其有機復合物合成為具有有序的微米至納米尺度特征的復雜結構，并通過現有的工程或化學合成過程進行復制。其中，單細胞藻類的無定形二氧化硅外骨骼(硅藻殼)稱為硅藻土，是生物衍生的納米結構材料中最引人注目的例子之一。

硅藻土是一種由純硅藻殼組成的白色礦物粉末，可以通過大量的硅藻培養獲得。每個硅藻都有幾層不同形狀、尺寸和圖案的多孔膜結構。圖1展示了幾種最常見的硅藻土形態。這些具有不同形狀的有序多孔結構證明了在微納尺度上大自然設計的精確性，應用前景廣泛。這些擁有獨特結構的硅藻土天然材料已被考慮應用于能量的轉換和儲存領域。本文綜述了硅藻納米結構在鋰離子電池材料、超級電容器、太陽能電池、儲氫材料和熱能儲存等能源相關領域的應用研究進展。該領域還處于初級階段，但正在快速發展中，硅藻納米技術的應用前景十分廣闊。

2硅藻土二氧化硅的性能及其優化

基于硅藻土具有微納結構這一特點，大量的研究致力于克服其高電阻率、不利于能量轉換和儲存等缺點，試圖對硅藻土改性或將其轉化為其他材料。第一種思路是對硅藻二氧化硅進行改性處理。這些改性方案涉及多種材料，包括金屬、半導體、碳和聚合物。通過水熱轉化、溶膠-凝膠法、化學氣相沉積法和基于金屬(Au， Ag，Pt)和納米顆粒涂層的原子層沉積等幾種方法，將二氧化硅轉化為具有新的、更高效的光學、電學和磁學性能的復合材料[3。采用水熱處理和熱退火相結合的方法，通過 ZnFe,O/SiO,對硅藻進行保形涂覆。這些涂層顯示出由干M2離子中的4G-6S躍遷產生的綠魚光。此外，溶膠-凝膠表面涂覆工藝與結構導向劑相結合，為各種氧化物提供了硅藻的保形涂層。

另一種思路是將硅藻二氧化硅完全轉化為另一種材料而不改變生物組裝的3D形態，例如非天然金屬(Au Ag)、聚合物和Si[13]。該方法被稱為BaSIC(bioclastic andshape preserving inorganicconversion)。Snandhage和他的團隊率先提出包括氣體/二氧化硅置換反應、保形涂料或將這些方法組合等想法。使用元素氣體反應物或使用鹵化物-氣體反應物的復分解反應，用氧化/還原反應的氣。二氧化硅置換，可以分別將二氧化硅基硅藻殼轉化成 MgO和TiO的復制品[17-20]置換反應和溶液涂覆方法可以生成具有多種化學功能的一系列復合物，包括MgO/ BaTiOMgO/BaTiO(Eu+摻雜)、BaTiO和SrTiO。將氮化硼保形地涂覆在硅藻土上，之后，下面的硅藻土會生成獨立的氮化硼結構，這對于在包括電容器、壓電器件、熱敏電阻、促動機和傳感器在內的若干應用中，大規模制造納米結構非氧化物陶瓷來說具有積極意義。

最具吸引力的硅藻改性工藝之一是通過使用氣態鎂單質作為還原劑的鎂熱還原實現的，其中硅藻二氧化硅被轉化為硅藻硅，同時精確地保存了其三維多孔結構。在第一步中，硅藻二氧化硅通過熱處理在650℃下轉化成硅和氧化鎂的連續納米晶混合物，然后進行選擇性氧化鎂的溶解，這產生了初始硅藻結構形式的硅納米晶體的互連網絡(21] 該工藝可用于制造多孔硅。與通過電化學工藝制備的合成多孔硅相比，該工藝制造的多孔硅具有成本低、時間短、能耗低、性能優異、可擴展性好的優點。隨后，對于用于各種能量應用的新電極材料，為了獲得更好的電化學性能，硅藻硅與碳涂層的結合引起了相當大的關注。

從這些已經提出的方法中，了解到可以用硅藻土材料設計和制造多種新材料和性能。然而，他們之中能夠應用于能源的生產和轉換的數量有限。考慮到這些材料特殊的性能和巨大的潛力，預計其應用將有巨大的進展。包括將來轉化為實際設備和能源生產系統。

3 硅藻土的應用

3.1 硅藻土在鋰離子電池材料上的應用

鋰離子電池共由3部分構成，句括正極、負極和電解質。絕大部分的正極材料是鋰鐵磷酸赴，負極材料一般是石墨。電解質溶質一般采用鋰鹽，溶劑則采用有機溶劑。負極材料是鋰離子電池中極為重要的部分，在鋰離子電池進行充放電時實現嵌鋰和脫鋰。鋰離子電池性能的優異與否和負極材料的性能有著很大的關系。由于石墨優良的循環性能，已被認為是鋰離子電池(LIB)中負極材料的潛在候選者。但是，石墨的理論容量僅為372mAh/g.開發具有更高功率和能量密度的電極材料是至關重要的。因為硅的高容量為4200mAh/g，所以硅是鋰離子電池最具吸引力的負極材料之一。在過去的幾年里，在硅電池的應用領域中不斷地開發出包括硅薄膜、納米顆粒和電化學生產的多孔硅在內的各種不同形式的硅[23,24]。同時還發展了許多硅基復合電極材料。Guo[27]等將硅藻土通過擦洗、煅燒及酸洗等多種處理方法綜合處理，制備得到單質多孔硅，采用溶劑熱法制備SiO/TiO復合材料和球磨法制備SiO/ TiO,復合材料。其中 SiO,/TiO,復合材料在首次充放電時容量達到180mAh/g，而SiO/TiO復合材料首次充放電容量為550mAh/g左右。在實驗中可以發現在首次充放電容量方面，硅和SiO/TiO./Mg復合材料明顯高于。

SiO./TiO,復合材料;在循環穩定性方面，復合材料的循環性能高于多孔硅。然而，在制備硅基復合材料的過程中，二氧化硅不可避免地會生產出大量的光纖廢棄物。一種可持續的方法是將廢棄物轉化為Si@void@C蛋黃殼結構以實現環境友好[28]。在硅的類型中，具有獨特的等級結構和高表面積的多孔硅被認為是非常有前景的電極材料，由于其對液體電解質的高度可接近的表面積而具有促進鋰離子的快速傳輸的能力，在充電/放電循環期間能夠提供優異的速率特性并保持良好的電子傳導性。為了提高多孔硅電極的性能，開發具有新型多孔納米結構的電極是非常重要的，通過減少品體應變和增加可用干離子傳輸的表面積，能夠大大提高性能。通過鋰離子嵌人和提取過程，作為負極材料的二氧化硅受到劇烈的體積膨脹和容量快速衰減，導致電極結構的粉碎化和較差的循環性能因此，為了提高電導率、電荷儲存能力、電子傳輸能力以及抑制顆粒粉碎，有必要使用大表面積和孔隙率的納米級結構，如納米線、納米管[30]、納米片和納米球[31]:使用具有不同的硅結構，如三維多孔硅顆粒(約2600mAh/g)、硅納米管陣列(約1800mAh/g)、以及硅納米管(大約1000mAh/g)[32]來提高硅基負極的性能。另一種提高硅基負極性能的方法是使用含硅聚合物(如硅氫化物)進行涂層33]。然而，它們的反應條件非常苛刻。耗時長目需要進行復雜的處理，如高壓、高溫及昂貴的原材料。碳涂層被認為是最理想的解決方案，因為與裸露的多孔硅相比，碳涂層分層多孔硅改善了循環穩定性和電子電導率，促進了穩定的固體電解質中間相(SEI)層的形成[34,35]。多孔Si/C復合材料在第一次循環時顯示出約1628 mAh/g的最高可逆容量，并在隨后的循環中具有優異的容量保持。鋰離子電池應用中硅和多孔硅負極使用的最大限制之一是過高的生產成本，這使得它們對于新興的電動車行業吸引力較小。

為了克服用于鋰離子電池合成硅的這些問題，硅藻土被認為是用于制造多孔硅負極十分有前景的原材料。硅與碳涂層的結合可以緩解硅的體積變化，保持多孔硅顆粒之間的電接觸37。多硅顆粒通過鎂熱法還原商業硅藻土獲得。由于硅顆粒和孔隙之間的空隙空間，每個硅顆粒被設計成能夠有足夠的空間來適應充放電過程中硅的體積變化，因此循環穩定性大大提高。在最近的研究中，Campbell等[38]首先證明碳涂覆和轉化的硅藻硅是一種高倍率的鋰離子電池負極。硅藻硅是硅藻二氧化硅由還原法制備的，然后用聚丙烯酸(PAA)進行碳化，過程示意圖如圖2所示。得到的硅藻轉化的納米碎具有高的BET 比表面積162.6 cm2·g，而原始硅藻土。

3.2 硅藻土應用于能量儲存:超級電容器

超級電容器由于其高功率密度、快速充電/放電速率、可持續的循環壽命(數百萬次循環)以及優異的循環穩定性，已經成為下一代功率器件最有前景的候選之一。特別是，基于過渡金屬氧化物的贗電容器表現出比基于含碳材料和導電聚合物更高的比容量，因為它們可以提供各種氧化形態以進行有效的氧化還原電荷轉移(39-48]。過渡金屬氧化物包括 CuO[49]、MnO_[50,51]、NiO[52]、Fe_[53] MoO[54]、VO[55]和Co[56]，作為超級電容器的電極材料，已經顯示出提高超級電容器的能量和功率密度的能力。然而，大部分金屬氧化物也具有大塊體積，并且具有低的電子電導率、低離子擴散常數和結構敏感性，這限制了它們的應用[57,58]。雖然提供高孔隙率的可靠模板成為金屬氧化物基電化學超級電容器的高性能電極設計的基本標準之一，但是最大限度地利用金屬氧化物的贗電容是至關重要的。基于二氧化錳(MnO)的電化學超級電容器由于其低的制造成本、高比電容(理論容量為1370F·g)、充足的可用性、環境相容性以及在堿性/中性介質中的高循環穩定性[59,60]可以得到廣泛的應用。已經通過電化學和化學途徑制備并研究了具有各種結構和形貌的氧化錳基超級電容器，如納米線[61]、納米片[62]、納米管[63]、納米花[64.和中空納米球[6]。

使用硅藻土三維結構結合錳和鎳氧化物制造電化學電容器復合電極的概念由作者團隊首創66-0。圖4顯示了用于制造超級電容器電極的MnO,改性硅藻結構的典型形態。顯示了二氧化錳層的內涂層，硅原子結構上的納米纖維結構保持其孔隙和整體形狀。純化的硅藻表現出8Fg-的比電容，而通過一步水熱法獲得的分等級和多孔MnO,改性硅藻顯示出更高的202.6F·g的功率容量。由于硅藻表面的獨特結構，在純化的硅藻土上觀察到MnO.修飾的納米片垂直生長，增加了電極的比表面積，從而構建分層結構。另外，刻蝕硅藻土后的MnO,納米結構具有更高的比電容(297.8F·g)和良好的循環穩定性(5000次循環后保留率95.92%)。隨后，他們提出，直鏈藻型MnO圖案在05Ag的掃描速率下表現出3712F·g的比電容，并且在5Ag掃描速率下2000次循環后具有良好的循環穩定性(93.1%的電容保持。

率)(圖5)[67]。在這些結果的基礎上，層狀和多孔的 MnO,改性硅藻土復合材料顯然是低成本、環境友好、電化學穩定的超級電容器的一種有前景的活性材料。

此外，將 MnO,改性的硅藻土與其他材料的結合可以提高超級電容器的性能。例如，合成了中空硅藻二氧化硅結構、TiO,納米球和 MnO,介孔納米片，并應用于高性能超級電容器，該概念如圖6[68]所示。該混合物在0.2Ag的掃描速率下具有425Fg的比電容和長循環穩定性(2000循環后保留率為94.1%)。由于二氧化鈦納米球和硅藻結構層上豐富的界面和開孔通道，增加了 MnO,納米片的電子傳輸。此外，MnO,納米結構、石墨烯氧化物納米片(GO)和多孔硅藻土(DE)微粒的獨特組合在160℃溫度下顯示出更大的比電容152.5F并具有相對較好的循環穩定性，以2A·g-掃描速率循環 2000次后，電容保持率為83.3%。這些研究表明，作為超級電容器的活性材料，獨特的硅藻結構混合物具有很大的前景。

圖6具有硅藻形態的硅藻@二氧化鈦、硅藻@二氧化鈦@二氧化錳復合超級電容器的合成過程示意圖:孔隙結構的截面圖，用TiO,和MnO,納米復合材料實現內外硅藻表面的包覆[68]

氧化鎳(NiO)由于其比電容高、化學/熱穩定性高、易于獲得、對環境無害、而且成本較低等優點，在超級電容器中得到了很好的研究[71,72]。然而，大部分塊體 NiO 的離子擴散常數較低、對結構敏感，這些缺點限制了它們的應用[73,74]。為了提高NiO 納米線超級電容器的比電容，制備了分等級多孔苔蘚狀NiO 改性硅藻土(如圖7)。高放大倍數的照片顯示，在硅藻殼的一側有數百個大孔隙有規律地排列，并且孔隙中幾乎沒有任何離散的雜質。發現獨特的NiO改性硅藻土結構的比電容為218.7Fg，循環穩定性極好(1000次循環后保留率為90.61%)[0]。基于以上電化學結果得出，等級結構對電解質擴散有改善作用，從而改善了電化學性能，使得 NiO 改性硅藻土成為高性能超級電容器的吸引電極。

以前用MnO,和NiO改性的硅藻土用于電極應用的研究表明，控制硅藻表面上這些氧化物的形態對電極性能具

有顯著的影響。結果表明，在硅藻土表面精確控制形態和組分的金屬氧化物/氫氧化物具有較高的比電容，較快的充/放電速率，可持續的循環壽命和優異的循環穩定性。原則上，這種獨特的納米結構可以解決電極材料在長周期內的聚集和體積膨脹問題，有利于納米結構的結構穩定性。

作者和 D.Losic團隊在硅基超級電容器開發做出進一步改進，基于硅藻硅形態學使用鎂熱還原通過硅藻二氧化硅轉化為硅，隨后使用水熱過程生長二氧化錳納米結構層。這些用于高性能超級電容器應用的新型3D Si- diatom @ MnO,電極的制造機理見圖8[75]Si-diatom@MnO,納米片表現出優異的電化學性能。在0.5A·g的電流密度下，具有341.5F·g的高比電容，良好的倍率性能(電流保持率為47.7%，增加了 20倍左右)以及具有穩定的循環特性(2000循環后保持84.8%)。以Si-diatom@MnO,納米片為正極、活性氧化石墨烯(AGO)為負極的非對稱超級電容器的最大功率密度為2.22 kW·kg，能量密度為23.2W·h。這些優異的電化學性能可歸因于硅的良好導電性及其獨特的納米結構，其擴大了表面積并增加了暴露在電解質中的活性部位。考慮到硅藻硅可以從廉價和可用的自然資源獲得。這些結果均表明，硅-氧化錳電極顯示出巨大的潛力，可用作低成本和高性能的超級電容器電極材料。預計與其他復合材料的結合將進一步改善這些性能，并可能將這些電極轉化為實際應用。

3.3硅藻土用于太陽能電池

太陽能電池分為硅太陽能電池、塑料太陽能電池、有機太陽能電池等。其中，具有獨特的可調諧光學和電子性能的硅太陽能電池是太陽能電池最主要的類型。硅半導體不是電的良導體，會產生大的電阻以及質量損失。由于硅半導體制作的成本高，技術不成熟，所以不能大規模生產。Gr?tzel在1991的報告中介紹了一種稱為染料敏化太陽能電池(DSSC)的新型太陽能電池，基于納米晶 TiO,提高了 7%的效率，隨后將效率提高到10%[76。77]從那時起，DSSCs引起了研究人員相當大的興趣，因為它們提供了降低成本的同時提高太陽能轉換效率的可能性。金屬氧化物材料如TO[78、ZnO7]、Sn[80]和Nb81被應用在 DSSC 中。其中，二氧化鈦因其優異的光學、電學和生物學性質而具有至關重要的作用，其可產生最佳性能并被紫外光活化。然而，TiO,薄膜的局限性在于它缺乏納米顆粒提供的高表面積。Chandrasekaran等82]從豐富的硅藻化石中得到高表面積的三維硅復制品來使太陽能轉換為持續的光電流。該團隊已經通過實驗證實了通過鎂熱轉換法制備的硅藻土具有光催化性能，氫化硅烷化硅藻十表現出穩定的光電流密度~80nA·cm-2

在以前的研究中，硅藻土僅適用于DSSCs，而且適用于其他類型的太陽能電池。Chen等8報道了硅藻葉綠素提取物的熱穩定性較好，從而用作表面紋理硅太陽能電池上的旋涂防反射層。該團隊發現，沉積一層薄硅藻提取物層可以在350~1100nm的光譜范圍內減少13%的反射。由于硅藻太陽能電池成本低、環境友好等特點，在太陽能電池中的應用前景廣闊，但仍需提高硅藻太陽能電池的轉換效率。

3.4 硅藻土用于儲氫

氫能是一種清潔高效的替代能源，但其儲存特別具有挑戰性，在室溫和大氣壓力下難以建立安全有效的系統以天然礦物作為儲氫材料，例如Zn_O(BDC)[84]微孔金屬配位材料(MMOM)、單壁碳納米管(SWNT)85]硅酸鹽納米管和氫化鎂(MgH)已被廣泛研究887高解離溫度和緩慢的氫化-脫氫動力學和氧化反應性限制了這些材料用于與氫相關的應用。高孔隙率、大表面積、小粒徑、強吸附性和優異的熱穩定性等優點使硅藻土成為儲氫的理想選擇[88]

氫化鎂(MgH)因其質量(7.6 wt%)的高存儲容量，低質量和高體積密度，是有前景的儲能材料。據報道。硅藻土材料的應用是通過球磨和混合處理MgH,和硅藻士的方法來進行的9]。這兩個步驟均在氬氣下使用球/粉(BPR)比率10∶1進行。在用硅藻土研磨之前，將純 MgH,預研磨10h，并且通過另外1h的研磨10wt%的硅藻土。最后，用差示掃描量熱法(DSC)研究了多孔硅藻土結構對MgH,脫附性能的影響，發現復合材料的微孔結構最為顯著。因此，硅藻土被認為是添加劑而不是催化劑。

在另一項研究中Jin等發現原始硅藻土在2.63MPa和298K時對氫氣的吸附能力為0.463wt%，是已知吸附劑中最高的。酸活化硅藻土的吸氫能力由于活化得到適當的孔隙特性，可以達到0.833 wt%。結果證實了氫氣吸附能力強烈依賴于硅藻土的天然孔特征這一重要發現進一步研究，該團隊創造了一種有效的金屬改性方法。已經開發出來將Pd和Pt納米粒子分散在硅藻土上。通過加人 0.5 wt%的Pt和Pd，氫吸附容量分別提高到0.696 wt%和0.980 wt%。

因此，硅藻土礦物具有較大的比表面積，合適的孔隙體積和較小的孔徑，是室溫下儲氫的理想物理吸附材料。研究硅藻土特定的多孔微結構對氫解吸特性的影響為進一步改善這些裝置的性能開辟了新的途徑。

3.5硅藻土用于熱能儲存

熱能儲存(TES)作為多功能、清潔高效利用能源的中間環節，受到了全世界越來越多的關注和研究[91-94]為了獲得舒適的居住環境，控制室內環境的溫度變化需要使用空調系統，這也導致了大量的能源消耗。在各種儲能方式中，熱儲能被認為是一種有效的方法，它可以減少未來能源供需之間的時間差異。有3種類型的TES方法:顯熱儲存、潛熱儲存和可逆化學反應儲熱[95.96]顯熱存儲主要是利用比熱容儲存能量，通過控制材料溫度的升、降，從而實現熱能的儲存和釋放過程。潛熱儲存是利用材料在相變時放出和吸入的潛熱儲能，用來解決能源在供求之間的時間上和空間上不匹配矛盾。可逆化學反應儲熱是利用化學反應熱的形式，可逆地將吸收的能量(太陽能、地熱能等)存儲起來，在需要提供能量時，通過外界觸發逆轉將能量以熱的形式釋放出來。在 TES方法中，使用相變材料(PCM)實現的潛熱儲能是最有效的技術，因為它在熱能的充/放過程中具有高能量存儲密度和溫度變化范圍小的顯著優點[95-97]。主要有兩種類型的PCM無機PCM和有機PCM。無機PCM是指基于脫水和水合期間的潛熱儲存的無機鹽水合物，其具有高儲能密度和高導熱率[9,98]。然而，它們也具有限制其

應用的一此缺點，例如PCM在古液轉換討程中的泄漏回題[98,99]。為了克服這個問題，引人形狀穩定支撐體來制造形狀穩定的復合材料PCM[00]。PCM的穩定支撐通常包括微囊化容器、聚合物微囊化殼和多孔材料，例如膨脹石墨[99,101]、脂肪酸酯[102]和石蠟膨潤土[103]值得注意的是，當生活環境中的相對濕度發生變化時，多孔材料可以吸收或釋放水蒸氣。因此，多孔材料可以調節室內環境的相對濕度，使人感覺舒適，并減少能源消耗14]。考慮到這一點，多孔硅藻土可被認為是一種能用于PCM的可行的候選材料，該材料可以用于經濟和輕質材料熱能儲存[15]。在過去的20年中，硅藻已被作為潛在的技術來研究，以盡量減少能源消耗。Maeda等106]用各種方法(酸或熱處理)處理培養硅藻以制備它們的硅藻殼粉末，再通過濕化處理將水蒸氣吸附到它們的納米孔中，由于吸附在納米孔中的水蒸氣的吸附量的增加導致其熱擴散性的提高，從而增強了粉末的傳熱性能并可以應用在熱管理上。濕化處理會使材料的導熱性得到很大的提升。將這些粉末涂覆在硅襯底上時，在30~60℃下熱處理的粉末涂層的不加濕過程中溫度增加率是(1.11±0.02)℃·min，而通過濕化處理的溫度增加率為(1.17+0.08)℃·min證實了濕化處理對改善導熱性能起著重要的作用。Karaman等107]制備了一種聚乙二醇(PEG)/硅藻土復合材料作為一種新型的形態穩定的相變材料，用于熱能儲存。結果表明復合相變的材料熔融溫度和潛熱分別為27.70℃和87.09J·g-Li等(108]利用熔融吸附法制備了幾種類型的二元脂肪酸/硅藻土形態穩定的相變材料。結果表明，癸酸-月桂酸/硅藻土的潛熱下降到癸酸-桂酸PCM的57%，相變溫度從16.36℃略微上升到16.74℃。綜上所述，改性硅藻土復合相變材料具有以下顯著特點，在相轉變溫度區域具有較大的表觀比熱，合適的熱導率，在相變過程中保持形狀穩定，不需要容器。近年來硅藻類材料及其與其他納米材料的復合已經產生了相當多的研究，顯示出它們在能量的轉換和存儲須域的巨大應用潛力。這句括廣泛的能源相關領域，如

鋰離子電池材料、超級電容器、太陽能電池、儲氫性能和熱能儲存。科學家和工程師可以利用硅藻合成具有多功能特性的獨特的生物三維二氧化硅結構，將其用作低成本生物材料，并轉化成為用于能源生產和儲存應用的高價值材料。硅藻納米技術作為一個新的跨學科領域，迄今已有數百項研究，為最近的能源應用提供了強有力的研究平臺。本文介紹了硅藻的巨大結構多樣性的幾個典型例子，其有組織的三維硅藻體系結構，可以修改和適應其他材料，以獲得新的性能。無數的硅藻種類具有獨特的硅藻形態，只有一小部分具有功能多樣性和表面化學性質，在能源應用方面進行了探索。期望在不久的將來能夠在這個領域進行更多的研究和開發，包括解決現有和新型合成材料的一些限制，并在接下來的幾年中轉化為實際應用。