CN110028372A - 基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法 - Google Patents

基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110028372A
CN110028372A CN201910336318.XA CN201910336318A CN110028372A CN 110028372 A CN110028372 A CN 110028372A CN 201910336318 A CN201910336318 A CN 201910336318A CN 110028372 A CN110028372 A CN 110028372A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cuo
sol
gal process
base catalysis
energetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910336318.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110028372B (zh
Inventor
陈晓勇
王新新
熊继军
梁庭
贾平岗
洪应平
雷程
刘文怡
李晨
张泽宇
王佳乐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North University of China
Original Assignee
North University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North University of China filed Critical North University of China
Priority to CN201910336318.XA priority Critical patent/CN110028372B/zh
Publication of CN110028372A publication Critical patent/CN110028372A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110028372B publication Critical patent/CN110028372B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B33/00—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法，以尿素为碱性催化剂，十二烷基磺酸钠为表面活性剂，在弱碱性环境下采用sol‑gel方法制备Al/CuO纳米含能材料；所述弱碱性环境的pH在7‑9之间。解决了Al/CuO体系凝胶条件较难控制的问题，使凝胶时间变短，避免了nAl在CuO凝胶中的沉降，解决了纳米含能材料混合后易各自沉降而分散性差的问题。

Description

基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法
技术领域
本发明涉及复合含能材料领域，具体涉及为一种基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法。
背景技术
含能材料是指含有爆炸性基团或者由氧化剂和燃烧剂所构成、能够独立地进行化学反应燃烧或爆炸并输出能量的单质化合物或者混合物。其中，复合含能材料种类最多且威力巨大，受到广泛研究。nAl/CuO构成的复合体系是一类重要的纳米复合含能材料，其理论热焓密度为4.07kJ/g,相对其他体系较高，故是通用含能铝热体系之一，因此当前有许多研究者投入纳米Al/CuO体系纳米复合含能材料配方及制备方法的开发。有研究报道使用抑制反应研磨法、溅射沉积法制备纳米Al/CuO体系纳米含能材料，但是研磨混合容易导致温度上升而有加工危险，而沉积方法设备昂贵、加工条件要求苛刻且加工温度要严格控制，不能太高，这不利于实用化。故现在有研究者基于sol-gel法获取Al/CuO纳米复合含能材料。由溶胶凝胶法制备的复合材料具有能量密度高、撞击感度低、燃烧速度快，且可以通过颗粒的大小控制其燃烧速度。含能材料的起爆和爆轰性能受其微观结构的影响很大，而溶胶-凝胶法对含能材料加工最引人瞩目的特点就是它能对组分进行精确控制，进而为得到密度可控且均匀的材料提供了可行性。另外，它还能容许各组分在纳米规格上的直接混合。
当前，基于sol-gel制备Al/CuO纳米复合含能材料体系的方案中比较典型的有氯化铜与环氧丙烷反应路线，但是实践中发现该路线对Al分散较为困难，不利于纳米Al粒子与CuO的混合。
因此，急需新的sol-gel法路线合成纳米Al/CuO复合含能体系来弥补这些不足。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法，其特征在于：该方法以尿素为碱性催化剂，十二烷基磺酸钠为表面活性剂，在弱碱性环境下采用sol-gel方法制备Al/CuO纳米含能材料；所述弱碱性环境的pH在7-9之间；具体包括如下步骤：
S1、采用溶胶凝胶法制备湿凝胶
将氧化剂组分前驱体与燃料组分分别溶于无水乙醇后，加入至弱碱性环境中，滴加去质子剂环氧丙烷以形成湿凝胶；具体地：
称取一定量的十二烷基磺酸钠、尿素和5mL去离子水，置于三口瓶中，在50℃的恒温水浴锅中350r/s搅拌1h,测其ph在7-8之间显弱碱性；
将Cu(NO3)2·3H2O分散在3mL无水乙醇中，置于超声水浴中超声30min后滴加入上述三口瓶中；然后滴加5mL的环氧丙烷，260r/s搅拌20min；
取纳米铝粉(nAl)将其分散在3mL无水乙醇中，密闭后置于超声水浴中超声10min后，滴加入上述三口瓶中，搅拌1h后取出密封，在冰箱中静置得到湿凝胶；
S2、采用冷冻干燥法制备干凝胶
将所得的湿凝胶置于真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，即得nAl/CuO复合材料。
进一步地，所述步骤S1中，十二烷基磺酸钠的用量为0.7-0.85g左右，尿素的用量为2-3.2g左右。
进一步地，所述步骤S1中，在冰箱中静置2-3天
本发明具有以下有益效果：
本发明解决了Al/CuO体系凝胶条件较难控制的问题，使凝胶时间变短，避免了nAl在CuO凝胶中的沉降，解决了纳米含能材料混合后易各自沉降而分散性差的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
称取0.8g十二烷基磺酸钠、2.4g尿素与5ml去离子水，置于三口瓶中，在50℃的恒温水浴锅中350r/s搅拌1h,测其ph在7-8之间显弱碱性；
将720mg Cu(NO3)2·3H2O分散在3ml无水乙醇中，置于超声水浴中超声30min后滴加入上述的三口瓶中；然后滴加5ml的环氧丙烷，260r/s搅拌20min；
取40mg纳米铝粉(nAl)将其分散在3ml无水乙醇中，密闭后置于超声水浴中超声10min后滴加入上述三口瓶中；搅拌1h后取出密封，在冰箱中静置5分钟即得到湿凝胶。
将所得湿凝胶在冰箱中静置2-3天后，将凝胶置于真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，即得nAl/CuO复合材料。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法，其特征在于：该方法以尿素为碱性催化剂，十二烷基磺酸钠为表面活性剂，在弱碱性环境下采用sol-gel方法制备Al/CuO纳米含能材料；所述弱碱性环境的pH在7-9之间。
2.如权利要求1所述的基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、湿凝胶的制备
称取一定量的十二烷基磺酸钠、尿素和5mL去离子水，置于三口瓶中，在50℃的恒温水浴锅中350r/s搅拌1h,测其ph在7-8之间显弱碱性；
将500-1000mg的Cu(NO3)2·3H2O分散在3mL无水乙醇中，置于超声水浴中超声30min后滴加入上述三口瓶中；然后滴加5mL的环氧丙烷，260r/s搅拌20min；
取40-80mg纳米铝粉将其分散在3mL无水乙醇中，密闭后置于超声水浴中超声10min后，滴加入上述三口瓶中，搅拌1h后取出密封，在冰箱中静置得到湿凝胶；
S2、干凝胶的制备
将所得的湿凝胶置于真空冷冻干燥机中进行冷冻干燥，即得nAl/CuO复合材料。
3.如权利要求2所述的基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法，其特征在于：所述步骤S1采用溶胶凝胶法，具体的，将氧化剂组分前驱体与燃料组分分别溶于无水乙醇后，加入至弱碱性环境中，滴加去质子剂环氧丙烷以形成湿凝胶。
4.如权利要求2所述的基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法，其特征在于：所述步骤S1中，十二烷基磺酸钠的用量为0.7-0.85g，尿素的用量为2-3.2g。
5.如权利要求2所述的基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法，其特征在于：所述步骤S1中，在冰箱中静置2-3天。
CN201910336318.XA 2019-04-24 2019-04-24 基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法 Expired - Fee Related CN110028372B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910336318.XA CN110028372B (zh) 2019-04-24 2019-04-24 基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910336318.XA CN110028372B (zh) 2019-04-24 2019-04-24 基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110028372A true CN110028372A (zh) 2019-07-19
CN110028372B CN110028372B (zh) 2021-06-04

Family

ID=67240093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910336318.XA Expired - Fee Related CN110028372B (zh) 2019-04-24 2019-04-24 基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110028372B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114143962A (zh) * 2021-12-01 2022-03-04 重庆大学 Al/CuO纳米含能制品

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7609929B2 (en) * 2006-04-10 2009-10-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Surface emitting device and method for fabricating the same
CN102500383A (zh) * 2011-11-23 2012-06-20 西安近代化学研究所 一种双氧化物复合型超级铝热剂及其制备方法
CN106925772A (zh) * 2017-04-17 2017-07-07 中国工程物理研究院化工材料研究所 微/纳米核壳结构复合材料的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7609929B2 (en) * 2006-04-10 2009-10-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Surface emitting device and method for fabricating the same
CN102500383A (zh) * 2011-11-23 2012-06-20 西安近代化学研究所 一种双氧化物复合型超级铝热剂及其制备方法
CN106925772A (zh) * 2017-04-17 2017-07-07 中国工程物理研究院化工材料研究所 微/纳米核壳结构复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
安亭等: "超级铝热剂Al/CuO前驱体的制备、表征、热分解机理及非等温分解反应动力学", 《物理化学学报》 *
李红朝: "氨化硅基复合气凝胶的制备与性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114143962A (zh) * 2021-12-01 2022-03-04 重庆大学 Al/CuO纳米含能制品

Also Published As

Publication number Publication date
CN110028372B (zh) 2021-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101708834B (zh) 圆片状磷酸铁及其制备方法和用途
CN104130646B (zh) 一种红外反射隔热涂料及其制备方法
CN101850955B (zh) 一种球状磷酸铁颗粒的制备方法
CN110804422B (zh) 一种石蜡-水泥基定形相变材料的制备方法
CN101348626A (zh) 调温涂料及其制备方法
CN103183372B (zh) 一种模板法固相制备纳米氧化锌的方法
CN102876297B (zh) 一种低过冷度相变材料微胶囊及其制备方法
CN105502421A (zh) 一种硅酸锌空心微米球的制备方法
CN102234130B (zh) 一种简易的制备氧化铟纳米立方体的方法
CN110600735A (zh) 一种低成本制备磷酸铁锂正极材料的方法和应用
CN109369057A (zh) 一种微胶囊氯离子固化剂及其制备方法和应用
CN110028372A (zh) 基于碱性催化溶胶凝胶法制备Al/CuO纳米含能材料的方法
CN103193407A (zh) 一种复合液体水泥助磨剂配方及其制备方法
CN106753365A (zh) 一种由表面活性剂CTAB辅助合成BiPO4:Eu3+荧光粉及其方法
CN104592946A (zh) 一种纳米胶囊复合相变储能材料制备方法
CN110776282B (zh) 一种水泥基定形相变材料的制备方法
CN105504278A (zh) 一种合成聚吡咯的方法
CN101624299A (zh) 农用硫酸镁肥及其制备方法和专用混合反应器
CN109835879A (zh) 一种亚微米磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN104893726A (zh) 一种自组装Eu3+掺杂YPO4微米球及其制备方法
CN106887587B (zh) 一种玻璃包覆的稳定性锰酸锂电池电极材料及制备方法
CN109250986A (zh) 一种抗渗性能好的植被型混凝土制备方法
CN102126708B (zh) 一种铜铟镓硒硫纳米粉末材料的制备方法
CN104592945A (zh) 一种阻燃型有机相变材料及其制备方法
CN107602004A (zh) 一种多元无机复合粉体土壤固化外加剂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210604