CN105709717A - 纳米复合材料GO-Bi2WO6的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纳米复合材料GO?Bi2WO6的制备方法及其应用。所涉及的方法包括：将PH为3～5的Bi2WO6纳米颗粒悬浮液与GO溶液混匀、沉淀，所得沉淀物为GO?Bi2WO6纳米复合材料。所涉及的应用之一为方法制备的GO?Bi2WO6作为含能材料RDX热分解催化剂的应用。所涉及的应用之二为方法制备的GO?Bi2WO6作为含能材料HMX热分解催化剂的应用。本发明制得的纳米复合材料GO?Bi2WO6充分发挥了两者的协同催化效应；对含能材料RDX、HMX热分解的催化效果优于单组分的Bi2WO6和GO，可作为固体推进剂的燃烧催化剂，实现固体推进剂的快速稳态燃烧，降低压力指数。

Description

纳米复合材料GO-Bi2WO6的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于自组装型纳米复合材料技术领域，特别涉及一种用于固体推进剂的新型燃烧催化剂自组装GO-Bi2WO6的制备和用途。
背景技术
推进剂是军事和航天技术的重要研究领域。目前固体推进剂向着高能、钝感、低特征信号、环保等方向发展。RDX和HMX是固体推进剂中最常见到的氧化剂，它们的热分解性能对推进剂燃烧行为起着关键作用：二者的热分解温度和表观活化能越低，推进剂的点火滞后时间越短，燃烧速率越高。过去,研究者们一直致力于开发单一金属氧化物(如Fe2O3,CuO,NiO和Co3O4等)作为燃烧催化剂。但两种或两种以上不同金属的复合氧化物做催化剂，不同金属氧化物的性能互补，将产生“协同效应”，可产生更好的催化效果。国内外相继出现了Bi2O3·SnO2、CuFe2O4等纳米金属复合氧化物作为燃烧催化剂的文献报道，研究发现其效果不但优于单一金属氧化物的催化剂，也比两种催化剂的简单混合的效果有明显的提高。
Bi2WO6,作为一种最简单的层状钙钛矿复合金属氧化物，具有其稳定的骨架结构和良好的化学稳定性。由于其潜在的催化应用价值，近年来受到越来越多的科研工作者的青睐。发明人实验组设计合成出Bi2WO6纳米颗粒，并通过调整反应条件控制其形貌大小。在进一步的实验中发现，Bi2WO6不仅能够极大的提高双基/改性双基推进剂的燃速，降低压力指数，而且在16-22MPa之间形成“平台效应”。然而，由于纳米粒子极小的尺寸和相对较高的表面能，在实际使用中不可避免地存在团聚的问题，从而使其催化性能大大降低。因此如何分散这些纳米材料，充分发挥其优良的催化性能成为一大难题。
发明内容
本发明的目的之一是提供纳米复合材料GO-Bi2WO6的制备方法。
本发明的制备方法包括：将PH为3～5的Bi2WO6纳米颗粒悬浮液与GO溶液混匀、沉淀，所得沉淀物为GO-Bi2WO6纳米复合材料。
进一步，Bi2WO6与GO的质量比为9:1。
进一步，Bi2WO6纳米颗粒的粒径为40～60nm。
本发明的目的之二是提供上述方法制备的GO-Bi2WO6作为含能材料RDX热分解催化剂的应用。
本发明的目的之三是提供上述方法制备的GO-Bi2WO6作为含能材料HMX热分解催化剂的应用。
与现有技术相比，本发明的优点与积极效果如下：
(1)本发明制得的自组装型纳米复合材料GO-Bi2WO6中，GO呈2-3nm的透明超薄层，包裹在约50nm的Bi2WO6纳米颗粒表面，极大地抑制了纳米粒子的团聚，增大了比表面积，充分发挥了两者的协同催化效应。
(2)本发明合成方法简单、有效，且对环境良好、易于工业化生产；本发明合成得到的GO-Bi2WO6是一类新型催化剂，对含能材料RDX、HMX热分解的催化效果优于单组分的Bi2WO6和GO，可作为固体推进剂的燃烧催化剂，实现固体推进剂的快速稳态燃烧，降低压力指数。
附图说明
图1为实施例1的GO-Bi2WO6的XRD曲线图；
图2为实施例1的GO-Bi2WO6的SEM图；
图3为实施例1的GO-Bi2WO6的Raman曲线图；
图4为实施例2的在不同催化剂存在下RDX热分解的DSC曲线图；
图5为实施例3的在不同催化剂存在下HMX热分解的DSC曲线图。
具体实施方式
氧化石墨烯(Graphene Oxide,简称GO)是石墨烯的一类衍生物，结构与石墨烯相同，但是在二维基面和边缘存在大量的官能团，如羧基、羟基、环氧基等，表面的羟基和酚式羧基基团使得其带负电荷，因而更易于通过非共价键与纳米粒子复合；另一方面，二维GO薄层具有很好的弹性、延展性和比表面，特别适合包裹纳米粒子，从而抑制了纳米粒子的团聚；而且，GO的超薄导电层结构非常有利于电子和物质的传输通过。由此可见，制备GO包裹型纳米复合材料能够大大提高纳米粒子原有的催化活性。
本发明的制备方法中GO带负电，Bi2WO6不溶于酸碱，引入H+使Bi2WO6带正电，由于静电力作用，带负电的GO缠绕在带正电Bi2WO6表面，自组装成包裹型纳米复合材料GO-Bi2WO6。
以下是发明人提供的具体实施例，以对本发明的技术方案作进一步解释说明。
实施例1：
(1)将GO超声分散于去离子水中，浓度为1mg mL-1；
(2)取0.2g纳米Bi2WO6同样超声分散于去离子水中30min制备纳米Bi2WO6悬浮液，利用1M HCl调节纳米Bi2WO6悬浮液pH＝5；
(3)取30mL步骤(1)中制得的GO溶液，加入到(2)中制备的悬浮液中，继续超声2h使其混合分散均匀；
(4)经过沉淀、过滤、洗涤、干燥，即得自组装型纳米复合材料GO-Bi2WO6。
图1为该实施例制得的GO-Bi2WO6的XRD图谱，结果表明：GO-Bi2WO6的XRD曲线较纯Bi2WO6(JCPDS 39-0256)并无明显变化，说明GO的石墨块被剥离形成单层或多层超薄片，且Bi2WO6已嵌入到GO薄片中。
图2为该实施例制得的GO-Bi2WO6的SEM(a,b)、TEM(c,d)图，结果表明：GO呈2-3nm的透明超薄层，包裹在约50nm的Bi2WO6纳米颗粒表面，极大地抑制了纳米粒子的团聚，增大了比表面积。
图3为该实施例制得的GO-Bi2WO6的Raman图谱，结果表明：GO-Bi2WO6的拉曼曲线图中既出现了归属于GO的D带(1335cm-1)和G带(1586cm-1)，又有位于200～1000cm-1归属于Bi2WO6的特征峰。
实施例2：
由实施例1方法合成得到的自组装型纳米复合材料GO-Bi2WO6，与RDX以1：4的质量比均匀混合，在升温速率10℃条件下进行DSC测定，得到图4所示结果，纯RDX分解峰温分别为242.9℃，表观放热量为797J g-1，添加Bi2WO6、GO和GO-Bi2WO6后，RDX的分解峰温分别降低了1.7℃，17.1℃和34.4℃；放热量分别升高到853J g-1，978J g-1和1816J g-1。无论是降低RDX的最高分解温度，还是增大表观放热量方面，GO-Bi2WO6都显示出比GO、Bi2WO6更高的催化活性。
实施例3：
由实施例1方法合成得到的自组装型纳米复合材料GO-Bi2WO6，与HMX以1：4的质量比均匀混合，在升温速率10℃条件下进行DSC测定，得到图5所示结果，纯HMX分解峰温分别为283.4℃，表观放热量为851J g-1，添加Bi2WO6、GO和GO-Bi2WO6后，HMX的分解峰温分别降低了24.8℃，0.7℃和34.5℃，放热量分别为1232J g-1，895J g-1和1497J g-1。相比于GO、Bi2WO6，GO-Bi2WO6使HMX热分解温度降低最多，表观放热量也提高最大，催化效果突出。

Claims (5)

1.一种纳米复合材料GO-Bi2WO6的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将PH为3～5的Bi2WO6纳米颗粒悬浮液与GO溶液混匀、沉淀，所得沉淀物为GO-Bi2WO6纳米复合材料。
2.如权利要求1所述的纳米复合材料GO-Bi2WO6的制备方法，其特征在于，Bi2WO6与GO的质量比为9:1。
3.如权利要求1所述的纳米复合材料GO-Bi2WO6的制备方法，其特征在于，Bi2WO6纳米颗粒的粒径为40～60nm。
4.权利要求1所述方法制备的GO-Bi2WO6作为含能材料RDX热分解催化剂的应用。
5.权利要求1所述方法制备的GO-Bi2WO6作为含能材料HMX热分解催化剂的应用。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108793765A (zh) * 2018-07-26 2018-11-13 中原工学院 石墨烯混杂Bi2WO6微晶化合物釉面冶炼微晶泡沬玻璃的制备方法及其应用
CN108927144A (zh) * 2018-07-26 2018-12-04 中原工学院 石墨烯混杂Bi2WO6微晶玻璃纤维网的制备方法及应用
CN114213667A (zh) * 2021-11-23 2022-03-22 西安近代化学研究所 一种卟啉类多功能双金属有机框架材料、制备方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102895979A (zh) * 2012-10-15 2013-01-30 深圳大学 一种Cu2O-Bi2O3/氧化石墨烯复合粉体及其制备方法
CN102963934A (zh) * 2012-12-12 2013-03-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 钨酸铋量子点及其与石墨烯复合材料的制备方法
CN103193561A (zh) * 2013-03-26 2013-07-10 中国工程物理研究院化工材料研究所 低机械感度炸药及其制备方法
CN103657639A (zh) * 2013-12-31 2014-03-26 长沙理工大学 一种石墨烯/钨酸铋片层纳米结构可见光催化材料的制备方法及其硅改性方法
US20150101719A1 (en) * 2013-10-10 2015-04-16 Battelle Energy Alliance, Llc Energetic materials and methods of tailoring electrostatic discharge sensitivity of energetic materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102895979A (zh) * 2012-10-15 2013-01-30 深圳大学 一种Cu2O-Bi2O3/氧化石墨烯复合粉体及其制备方法
CN102963934A (zh) * 2012-12-12 2013-03-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 钨酸铋量子点及其与石墨烯复合材料的制备方法
CN103193561A (zh) * 2013-03-26 2013-07-10 中国工程物理研究院化工材料研究所 低机械感度炸药及其制备方法
US20150101719A1 (en) * 2013-10-10 2015-04-16 Battelle Energy Alliance, Llc Energetic materials and methods of tailoring electrostatic discharge sensitivity of energetic materials
CN103657639A (zh) * 2013-12-31 2014-03-26 长沙理工大学 一种石墨烯/钨酸铋片层纳米结构可见光催化材料的制备方法及其硅改性方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIALI ZHAI ET AL.,: ""Visible-light photocatalytic activity of graphene oxide-wrapped Bi2WO6 hierarchical microspheres"", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 *
TAOTAO WEI ET AL.,: ""Catalytic action of nano Bi2WO6 on thermal decompositions of AP, RDX, HMX and combustion of NG/NC propellant"", 《RSC ADVANCES》 *
姜小青: "静电组装法制备粘土/石墨烯复合材料及其吸附水中染料性能研究", 《万方学术论文数据库》 *
陈静蓉: "石墨烯及金属纳米材料在电化学生物传感器和有机污染物检测中的新应用", 《万方学术论文数据库》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108793765A (zh) * 2018-07-26 2018-11-13 中原工学院 石墨烯混杂Bi2WO6微晶化合物釉面冶炼微晶泡沬玻璃的制备方法及其应用
CN108927144A (zh) * 2018-07-26 2018-12-04 中原工学院 石墨烯混杂Bi2WO6微晶玻璃纤维网的制备方法及应用
CN108927144B (zh) * 2018-07-26 2021-02-23 中原工学院 石墨烯混杂Bi2WO6微晶玻璃纤维网的制备方法及应用
CN114213667A (zh) * 2021-11-23 2022-03-22 西安近代化学研究所 一种卟啉类多功能双金属有机框架材料、制备方法及应用

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