CN102059142B - 铜铅螯合物/介孔炭复合材料制备方法 - Google Patents

铜铅螯合物/介孔炭复合材料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜铅螯合物/介孔炭复合材料的制备方法，其步骤包括：配制Cu2+∶Pb2+（摩尔比）=1∶1的铜盐和铅盐的混合溶液A；将芳香酸溶于氢氧化钠溶液，配制成芳香酸钠水溶液B，芳香酸与Cu2+或Pb2+的摩尔比为2∶1；将介孔炭材料置于芳香酸钠的水溶液B，充分搅拌后得到混合溶液C，介孔炭的固含量为40～100g/L；在搅拌条件下，将C加入到A溶液中反应，反应温度为20~80℃，反应完毕后静置保温1-10小时，经洗涤、过滤、70~95℃干燥后得到铜铅螯合物/介孔炭复合材料。采用本发明所述的技术方制备得到铜铅螯合物/介孔炭复合材料，具有分散性能好，不易二次团聚的优点。

Description

铜铅螯合物/介孔炭复合材料制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种铜铅螯合物/介孔炭复合材料制备方法。
背景技术
芳香酸盐主要应用于防腐材料、热敏记录材料、纸张染色材料和消炎药物、固体推进剂等领域。纳米铜铅螯合物由于粒径小、晶体缺陷位多、能够增大活性组分与有机介质接触面积、从而增强界面的催化效应。但是，纳米铜铅螯合物作为功能材料,添加使用时极易发生再团聚形成大颗粒，再团聚的颗粒在药柱成型过程中极易充当屈服点和应力集中点，造成药柱表面缺陷，从而影响药柱的后序存放和综合使用性能。
近年来，研究者将芳香酸盐和炭黑进行混合后使用，利用炭黑在有机介质中具有良好的分散性来阻止芳香酸盐的再团聚。李上文等报道了将炭黑和有机铅盐和有机铜混合后应用于双基推进剂，研究表明双基推进剂燃速范围变化且压力指数有所降低。徐复铭等研究了氧化铁/碳复合燃速催化剂，研究结论表明所制备的氧化铁/碳复合纳米催化剂对固体推进剂的燃速催化作用明显优于普通氧化铁的燃速催化作用。李裕等也制备了苯二甲酸铅-雷锁辛酸铜-炭黑催化剂，结果表明雷锁辛酸铜有助于高压区形成平台效应，苯二甲酸铅有助于低压区形成平台效应，炭黑对平台效应区间大小基本没有影响，但是能够显著降低压力指数。李疏芬等报道了利用富勒烯黑分别取代炭黑作为复合改性双基推进剂组分, 通过计算球烯与NO 体系相互作用的能量变化，研究了燃烧体系的催化作用及其机理。结果表明富勒烯黑在提高双基推进剂燃速和增大平台效应范围等方面有更显著的作用。李凤生等制备了高氯酸铵/碳纳米管、氧化镍/分叉碳纳米管、纳米氧化铁/碳纳米管等复合燃速催化剂，系统研究其催化燃烧性能，发现分叉碳纳米管相对于直管碳纳米管更适合用于纳米燃速催化剂的载体。胡润芝等研究了碳纳米管对高能固体推进剂的燃烧性能，发现碳纳米管提高了推进剂燃速，在高压下燃烧催化效果更好，但导致压强指数急剧增大，碳纳米管在中低压范围内可有效降低压强指数。
综上所述，炭黑对双基推进剂燃速和平台效应区间的大小基本没有影响，降低压力指数的效果显著。主要是由于炭黑的比表面积和孔容相对较小，微观孔道不发达，简单混合后使用时仍不达到预期的要求。富勒烯提高固体推进剂燃烧明显，但在降低压力指数方面的效果不明显。碳纳米管对提高固体推进剂燃烧很明显，在降低压力指数方面有报道称能将压力指数降低，也有报道称纳米碳管对压力指数降低作用不明显。另外，富勒烯或纳米碳管本身成本太高，不易形成规模生产。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是提供一种再分散性能好，不易发生二次团聚的铜铅螯合物/介孔炭复合材料制备方法。
解决上述问题，本发明所述的一种铜铅螯合物/介孔炭复合材料的制备方法，其步骤包括：配制Cu2+:Pb2+（摩尔比）=1：1的铜盐和铅盐的混合溶液A；将芳香酸溶于氢氧化钠溶液，配制成芳香酸钠水溶液B，芳香酸与Cu2+或Pb2+的摩尔比为2:1；将介孔炭材料置于芳香酸钠的水溶液B，充分搅拌后得到混合溶液C，介孔炭的固含量为40～100g/L；在搅拌条件下，将C加入到A溶液中反应，反应温度为20~80℃，反应完毕后静置保温1-10小时，经洗涤、过滤、70~95℃干燥后得到铜铅螯合物/介孔炭复合材料。
反应过程如下：
Figure 201010561348X100002DEST_PATH_IMAGE001
本发明是将介孔炭作为纳米燃速催化剂的载体，在制备过程中，以原位生长将铜铅螯合物负载于介孔炭载体孔道内部，利用介孔炭特有的微观结构来阻隔纳米铜铅螯合物的团聚。同时，介孔炭基质与双基推进剂有机基质具有良好互容性，这样的复合形式将有助于增强燃速催化剂与双基推进剂燃面上的界面催化效应，从而使纳米铜铅螯合物的平台效应和麦撒效应更加明显。
作为优选的技术方案，混合溶液A 中，铜盐和铅盐的浓度为0.1~1mol/L；芳香酸钠水溶液B的浓度为0.2~2mol/L。所述的芳香酸是已二酸、鞣酸、邻苯二甲酸、邻氨基苯甲酸、水杨酸、雷锁辛酸。所述的铜盐是硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、醋酸铜。所述的铅盐是硫酸铅、氯化铅、硝酸铅、醋酸铅。介孔炭材料的比表面积为50~2000 m2/g，孔容为0.01~1.0 cm3/g，孔径分布为1~50 nm。
采用本发明所述的技术方制备得到铜铅螯合物/介孔炭复合材料，具有分散性能好，不易二次团聚的优点，将对相关下游产品的品质将很大提升，有助于增强相关产品的竞争力。
附图说明
图1为实施例1铜铅螯合物/介孔炭复合材料的TEM。
图2为实施例1铜铅螯合物/炭复合材料的N2吸附-脱附等温线。
图3为实施例1铜铅螯合物/炭复合材料的电子衍射图。
具体实施方式
实施例1
配制0.5mol/L硝酸铜和0.5mol/L硝酸铅混合溶液，配制1mol/L的雷锁辛酸钠水溶液。称取40g的介孔炭（介孔炭材料的比表面积为50~2000 m2/g，孔容为0.01~1.0 cm3/g，孔径分布为1~50 nm）置于1L芳香酸钠的水溶液，介孔炭的固含量为40g/L充分搅拌混合均匀。在搅拌条件下，将介孔炭和芳香酸钠混合液加入到1L铅盐和铜盐混合液中反应，反应温度为60℃，反应物添加完毕后，静置保温为2小时，经洗涤、过滤，在75℃干燥，得到铜铅螯合物/介孔炭复合材料。铜铅螯合物/炭复合材料的铜铅螯合物晶粒尺寸小于100nm，其比表面积为120 m2/g。将硝化棉NC(11.9%N )，硝化甘油(NG)，铜铅螯合物/介孔炭(CuPbRes/C)，配比按照(NC+NG):(CuPbRes/C) = 5:1(mol/mol)称取硝化棉、硝化甘油、铜铅螯合物/介孔炭进行热分解实验，分解温度比纯组分分解峰温度降低约6℃，分解热增加了29%。
实施例2
配制1mol/L氯化铜和1mol/L氯化铅混合溶液，配制2mol/L的水杨酸钠水溶液。称取80g的介孔炭（介孔炭材料的比表面积为50~2000 m2/g，孔容为0.01~1.0 cm3/g，孔径分布为1~50 nm）置于1L芳香酸钠的水溶液，介孔炭的固含量为80g/L充分搅拌混合均匀。在搅拌条件下，将介孔炭和芳香酸钠混合液加入到1L铅盐和铜盐混合液中反应，反应温度为50℃，反应物添加完毕后，静置保温为2小时，经洗涤、过滤，在75℃干燥，得到铜铅螯合物/炭复合材料，铜铅螯合物/炭复合材料的铜铅螯合物晶粒尺寸小于100nm，其比表面积为130 m2/g。将硝化棉NC(11.9%N )，硝化甘油(NG)，铜铅螯合物/介孔炭(CuPbRes/C)，配比按照(NC+NG):(CuPbRes/C) = 5:1(mol/mol)称取硝化棉、硝化甘油、铜铅螯合物/介孔炭进行热分解实验，其分解温度比纯组分分解峰温度降低约6℃，分解热增加了28%。
实施例3
配制1.5mol/L硫酸铜和1.5mol/L硫酸铅混合溶液，配制3mol/L的邻氨基苯甲酸钠溶液。称取100g介孔炭（介孔炭材料的比表面积为50~2000 m2/g，孔容为0.01~1.0 cm3/g，孔径分布为1~50 nm）材料置于1L芳香酸钠的水溶液，介孔炭的固含量为100g/L，充分搅拌混合均匀。在搅拌条件下，将介孔炭和芳香酸钠混合液加入到1L铅盐和铜盐混合液中反应，反应温度为50℃，反应物添加完毕后，静置保温为1小时，经洗涤、过滤，在80℃干燥，得到铜铅螯合物/炭复合材料，铜铅螯合物/炭复合材料的铜铅螯合物晶粒尺寸小于100nm，其比表面积为140 m2/g。将硝化棉NC(11.9%N )，硝化甘油(NG)，铜铅螯合物/介孔炭(CuPbRes/C)，配比按照(NC+NG):(CuPbRes/C) = 5:1(mol/mol)称取硝化棉、硝化甘油、铜铅螯合物/介孔炭进行热分解实验，分解温度比纯组分分解峰温度降低约6℃，分解热增加了30%。
实施例4
配制0.1mol/L醋酸铜和0.1mol/L醋酸铅混合溶液，配制0.2mol/L的邻苯二甲酸钠溶液。称取80g的介孔炭（介孔炭材料的比表面积为50~2000 m2/g，孔容为0.01~1.0 cm3/g，孔径分布为1~50 nm）置于1L芳香酸钠的水溶液，介孔炭的固含量为80g/L充分搅拌混合均匀。在搅拌条件下，将介孔炭和芳香酸钠混合液加入到1L铅盐和铜盐混合液中反应，反应温度为20℃，反应物添加完毕后，静置保温为10小时，经洗涤、过滤，在95℃干燥，得到铜铅螯合物/炭复合材料。
实施例5
配制0.8mol/L醋酸铜和0.8mol/L醋酸铅混合溶液，配制1.6mol/L的鞣酸钠水溶液。称取80g介孔炭（介孔炭材料的比表面积为50~2000 m2/g，孔容为0.01~1.0 cm3/g，孔径分布为1~50 nm）置于1L芳香酸钠的水溶液，介孔炭的固含量为80g/L，充分搅拌混合均匀。在搅拌条件下，将介孔炭和芳香酸钠混合液加入到1L铅盐和铜盐混合液中反应，反应温度为80℃，反应物添加完毕后，静置保温为1小时，经洗涤、过滤，在70℃干燥，得到铜铅螯合物/炭复合材料。

Claims (6)

1.一种铜铅螯合物/介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于步骤包括：配制摩尔比Cu2+:Pb2+=1：1的铜盐和铅盐的混合溶液A；将芳香酸溶于氢氧化钠溶液，配制成芳香酸钠水溶液B，芳香酸与Cu2+或Pb2+的摩尔比为2:1；将介孔炭材料置于芳香酸钠的水溶液B，充分搅拌后得到混合溶液C，介孔炭的固含量为40～100g/L；在搅拌条件下，将C加入到A溶液中反应，反应温度为20~80℃，反应完毕后静置保温1-10小时，经洗涤、过滤、70~95℃干燥后得到铜铅螯合物/介孔炭复合材料。
2.根据权利要求1的述的铜铅螯合物/介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于：混合溶液A 中，铜盐和铅盐的浓度为0.1~1mol/L；芳香酸钠水溶液B的浓度为0.2~2mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的铜铅螯合物/介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于：所述的芳香酸是鞣酸、邻苯二甲酸、邻氨基苯甲酸、水杨酸或雷锁辛酸。
4.根据权利要求1或2所述的铜铅螯合物/介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于：所述的铜盐是硫酸铜、氯化铜、硝酸铜或醋酸铜。
5.根据权利要求1或2所述的铜铅螯合物/介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于：所述的铅盐是硫酸铅、氯化铅、硝酸铅或醋酸铅。
6.根据权利要求1所述的铜铅螯合物/介孔炭复合材料的制备方法，其特征在于：介孔炭材料的比表面积为50~2000 m2/g，孔容为0.01~1.0 cm3/g，孔径分布为1~50 nm。
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