CN112299932A - CeO2复合碳包覆超细铝粉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种CeO2复合碳包覆超细铝粉及其制备方法，将碳包裹的超细铝粉和Ce(NO3)3·6H2O在乙醇溶液中混合；经过200℃‑300℃高温煅烧处理，得到CeO2复合的碳包覆铝粉，将得到CeO2复合的碳包覆铝粉放入球磨机中进行充分研磨后，再过120目以下的筛子，得到复合的超细化的CeO2复合的碳包覆铝粉。所述碳包裹的超细铝粉的制备方法为：步骤一：将超细铝粉和有机材料进行混合，其中超细铝粉占质量比80%‑99%；步骤二：然后在通惰性气体的条件下，加入到高压反应釜中进行充分搅拌，在100‑150℃温度下，反应1‑5h，待反应釜冷却后，得到碳包覆的超细铝粉。本发明提供的CeO2复合碳包覆超细铝粉及其制备方法，CeO2参与氧化剂的燃烧分解，而碳可以有效包覆超细铝粉，制备工序短、工艺简单。

Description

CeO2复合碳包覆超细铝粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种CeO2复合碳包覆超细铝粉及其制备方法，应用于含铝炸药体系的复合铝粉制备方法。
背景技术
铝粉作为高密度（2.7 g/cm3）、低熔点（660 ℃）的金属粉体，有着较高的燃烧热值（25.68 MJ/kg），是一种重要的火炸药用燃料。在炸药领域中，微米铝粉是一种常用的具有高效释能作用的材料。由于高纯超细铝粉极易氧化失活，在其表面覆盖了2-10 nm的高熔点Al2O3薄层，活性铝含量会随粒径减小而大幅度下降，容易导致铝粉反应效率降低，反应不充分，造成了高纯超细铝粉潜在的高燃烧热值难以充分发挥出来，对炸药的性能带来不利影响。由于新一代富燃料炸药对爆炸释能效率提出了更高的要求，需要其能够有效地发生反应，持续地释放能量，普通的超细铝粉就很难满足这一性能要求，需要对超细铝粉进行复合改性，希望能够进一步提高爆炸反应速率和铝粉燃烧热值的发挥。
稀土金属复合到超细铝粉中，不仅能够同时释放铝粉和稀土金属燃烧反应所释放的能量，而且也能够利用其氧化物的催化特性，促进铝粉参与的炸药体系快速释放能量。国外在稀土金属复合铝粉方面玉已经开展了大量研究工作，比如，Seleznev报道了Ce掺杂的超细铝粉，通过掺杂改善了铝粉的燃烧效率，提高了其功能性；Ryabina等报道了Al-3%La、Al-1.5%Sc、Al-3%Ce三种稀土掺杂铝粉，通过将其与水进行反应试验，证实了含有稀土的铝粉的反应活性更高。
由于Ce掺杂超细铝粉属于一类含有催化性元素的高反应活性的材料，所以其制备工序长、工艺难度大。到目前为止，对于CeO2复合碳包覆超细铝粉及其制备方法尚未见文献或者专利报道。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
现有的Ce掺杂超细铝粉属于一类含有催化性元素的高反应活性的材料，所以其制备工序长、工艺难度大。
2、技术方案：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种CeO2复合碳包覆超细铝粉及其制备方法，包括以下步骤：第一步：将碳包裹的超细铝粉和Ce(NO3)3·6H2O在乙醇溶液中混合；第二步：经过200℃-300℃高温煅烧处理，得到CeO2复合的碳包覆铝粉，如果得到的CeO2复合的碳包覆铝粉大于120目，则将得到CeO2复合的碳包覆铝粉放入球磨机中进行充分研磨后，再过120目以下的筛子，得到复合的超细化的CeO2复合的碳包覆铝粉。
所述CeO2占碳包覆超细铝粉总重量的10-50%。
所述碳包裹的超细铝粉的制备方法为：步骤一：将超细铝粉和有机材料进行混合，其中超细铝粉占质量比80%-99%；步骤二：然后在通惰性气体的条件下，加入到高压反应釜中进行充分搅拌，在100-150℃温度下，反应1-5h，待反应釜冷却后，得到碳包覆的超细铝粉。
在步骤一种，在乙醇溶液中倒入Ce(NO3)•6H2O，溶解搅拌配置成均一稳定的溶液，然后进行超声分散。然后加入超细铝粉，使其与该溶液充分混合均匀。
在步骤二中，加热的升温速率为5-20℃/min，降温速率为：5-20℃/min。
3、有益效果：
本发明提供的CeO2复合碳包覆超细铝粉及其制备方法， CeO2参与氧化剂的燃烧分解，而碳可以有效包覆超细铝粉，制备工序短、工艺简单。
具体实施方式
一种CeO2复合碳包覆超细铝粉及其制备方法，包括以下步骤：第一步：将碳包裹的超细铝粉和Ce(NO3)3·6H2O在乙醇溶液中混合；第二步：经过200℃-300℃高温煅烧处理，得到CeO2复合的碳包覆铝粉，如果得到的CeO2复合的碳包覆铝粉大于120目，则将得到CeO2复合的碳包覆铝粉放入球磨机中进行充分研磨后，再过120目以下的筛子，得到复合的超细化的CeO2复合的碳包覆铝粉。
其中，所述碳包裹的超细铝粉的制备方法为：步骤一：将超细铝粉和有机材料进行混合，其中超细铝粉占质量比80%-99%；步骤二：然后在通惰性气体的条件下，加入到高压反应釜中进行充分搅拌，保持“有机材料+铝粉”分散体系处于高速搅拌状态，以避免发生团聚现象。
在惰性气体保护氛围下，加入超细铝粉，可以有效防止纳米铝粉被氧化。然后在100-150℃温度下，反应1-5h，待反应釜冷却后，得到碳包覆的超细铝粉。
本发明的碳化过程使用的有机材料主要为单糖类材料，具体包括：三碳糖、四碳糖、五碳糖和六碳糖。其中，三碳糖选取甘油醛；四碳糖选取赤藓糖、苏力糖中的一种；五碳糖选取阿拉伯糖、核糖、木糖、来苏糖中的一种；六碳糖选取葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖中的一种。
在实施例中，碳包裹的超细铝粉的制备方法中，所述加热的升温速率为5-20℃/min，更优选地，升温速率为15℃/min。本发明提供的上述方法中，所述冷却的降温速率为5-20℃/min，更优选地，降温速率为10℃/min。
下面通过实施例来对本发明进行说明。
本发明使用的超细铝粉为鞍钢微细铝粉有限公司生产，使用前保持密封状态，使用时候未经过任何前处理过程。
实施例1
将超细铝粉和果糖进行干法混合，然后再通氮气的条件下，往高压反应釜中加入10g果糖和500g超细铝粉。然后，进行充分搅拌30min，在高压釜中加热至150℃，反应1h，待反应釜冷却后，取出碳包覆的超细铝粉。在1000mL烧杯中，加入80g Ce(NO3)3·6H2O再加入500mL乙醇，然后加入C/Al，充分搅拌，将混合物至于马弗炉中进行加入，加热温度为250℃，使Ce(NO3)3分解为CeO2。通过上述方式制备的CeO2/C/Al粗品，放入球磨机中进行充分研磨后，再过120目筛子，得到复合的超细化的CeO2/C/Al。
实施例2
将超细铝粉和葡萄糖进行干法混合，然后再通氮气的条件下，往高压反应釜中加入10g葡萄糖和500g超细铝粉。然后，进行充分搅拌30min，在高压釜中加热至150℃，反应2h，待反应釜冷却后，取出碳包覆的超细铝粉。在1000mL烧杯中，加入80g Ce(NO3)3·6H2O再加入500mL乙醇，然后加入C/Al，充分搅拌，将混合物至于马弗炉中，加热温度为250℃，使Ce(NO3)3分解为CeO2。通过上述方式制备的CeO2/C/Al粗品，放入球磨机中进行充分研磨后，再过120目筛子，得到复合的超细化的CeO2/C/Al。
实施例3
首先，将超细铝粉和核糖进行干法混合，然后再通氮气的条件下，往高压反应釜中加入10g核糖和500g超细铝粉。然后，进行充分搅拌30min，在高压釜中加热至125℃，反应3h，待反应釜冷却后，取出碳包覆的超细铝粉。然后，将80g Ce(NO3)•6H2O和500mL水进行混合，再加入碳包覆的超细铝粉，滴加氨水。最后，将混合物至于马弗炉中，加热温度为225℃，使Ce(NO3)3分解为CeO2。通过上述方式制备的CeO2/C/Al粗品，放入球磨机中进行充分研磨后，再过120目筛子，得到复合的超细化的CeO2/C/Al。
实施例4
首先，将超细铝粉和甘油醛进行干法混合，然后再通氮气的条件下，往高压反应釜中加入10g甘油醛和500g超细铝粉。然后，进行充分搅拌30min，在高压釜中加热至100℃，反应5h，待反应釜冷却后，取出碳包覆的超细铝粉。然后，将80g Ce(NO3)•6H2O和500mL水进行混合，再加入碳包覆的超细铝粉，滴加氨水。最后，将混合物至于马弗炉中，加热温度为300℃。通过上述方式制备的CeO2/C/Al粗品。将CeO2/C/Al粗品放入球磨机中进行充分研磨后，再过120目筛子，得到复合的超细化的CeO2/C/Al。
实施例5
将超细铝粉和赤藓糖进行干法混合，然后再通氮气的条件下，往高压反应釜中加入10g赤藓糖和500g超细铝粉。然后，进行充分搅拌30min，在高压釜中加热至120℃，反应4h，待反应釜冷却后，取出碳包覆的超细铝粉。在1000mL烧杯中，加入80g Ce(NO3)3·6H2O再加入500mL乙醇，然后加入C/Al，充分搅拌，将混合物至于马弗炉中进行加入，加热温度为270℃，使Ce(NO3)3分解为CeO2。通过上述方式制备的CeO2/C/Al粗品，放入球磨机中进行充分研磨后，再过120目筛子，得到复合的超细化的CeO2/C/A
通过以上实施例可以看出，本发明的方法工序少，工艺简单。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (9)

1.一种CeO2复合碳包覆超细铝粉的制备方法，包括以下步骤：第一步：将碳包裹的超细铝粉和Ce(NO3)3·6H2O在乙醇溶液中混合；第二步：经过200℃-300℃高温煅烧处理，得到CeO2复合的碳包覆铝粉，如果得到的CeO2复合的碳包覆铝粉大于120目，则将得到CeO2复合的碳包覆铝粉放入球磨机中进行充分研磨后，再过120目以下的筛子，得到复合的超细化的CeO2复合的碳包覆铝粉。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述CeO2占碳包覆超细铝粉总重量的10-50%。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述碳包裹的超细铝粉的制备方法为：步骤一：将超细铝粉和有机材料进行混合，其中超细铝粉占质量比80%-99%；步骤二：然后在通惰性气体的条件下，加入到高压反应釜中进行充分搅拌，在100-150℃温度下，反应1-5h，待反应釜冷却后，得到碳包覆的超细铝粉。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：在步骤一种，在乙醇溶液中倒入Ce(NO3)•6H2O，溶解搅拌配置成均一稳定的溶液，然后进行超声分散，然后加入超细铝粉，使其与该溶液充分混合均匀。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：在步骤二中，加热的升温速率为5-20℃/min，降温速率为：5-20℃/min。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述有机材料为单糖类材料，具体包括：三碳糖、四碳糖、五碳糖和六碳糖。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述三碳糖选取甘油醛；四碳糖选取赤藓糖、苏力糖中的一种。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述五碳糖选取阿拉伯糖、核糖、木糖、来苏糖中的一种。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述六碳糖选取葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖中的一种。
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