CN114247442A - 一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114247442A CN114247442A CN202111598902.6A CN202111598902A CN114247442A CN 114247442 A CN114247442 A CN 114247442A CN 202111598902 A CN202111598902 A CN 202111598902A CN 114247442 A CN114247442 A CN 114247442A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluorine
- doped graphene
- composite material
- graphene
- preparation
- 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.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 75
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 73
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N Trifluoroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)F DTQVDTLACAAQTR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 claims abstract description 9
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 14
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 12
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 12
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 abstract description 11
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 abstract description 2
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 43
- GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 3-bromo-3,3-difluoroprop-1-ene Chemical compound FC(F)(Br)C=C GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 11
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 10
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 5
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/72—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/06—Halogens; Compounds thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
- C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
- C06D5/04—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by auto-decomposition of single substances
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明属于纳米复合材料技术领域，具体涉及一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：将氧化石墨烯溶解在水中，超声分散后与三氟乙酸混合均匀，高温反应后用蒸馏水洗涤，干燥得到氟掺杂石墨烯；将氟掺杂石墨烯超声分散，加入硝酸铜混合后升温，加入过量水合肼进行搅拌，继续升温，冷却至室温，洗涤干燥得到中间产物；将中间产物置于氮气气氛中，加热升温并煅烧，即可得到产品。本发明使负载金属纳米粒子在石墨烯上进行形貌可控的、分布均匀的负载，增强分散纳米粒子促进反应过程电子转移的能力，提高热传导性能，从而达到提升和稳定固体燃料在燃烧过程中的燃烧速度，降低压强指数的目的。
Description
技术领域
本发明属于纳米复合材料技术领域，具体涉及一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着纳米技术的不断发展，纳米催化剂由于粒径小、比表面积大、催化活性位点丰富，催化效果优于传统催化剂而被备受瞩目，纳米过渡金属氧化物被人们大量应用于催化高氯酸铵和高氯酸铵基固体燃料领域。CuO纳米颗粒因其在催化学等多方面的突出和独特的特性而引起人们的广泛关注，现有报告中有研究人员就利用快速液相沉淀法制备出纳米CuO，并进一步研究考察了不同形貌的纳米CuO对高氯酸铵热分解的催化作用。结果表明不同形貌的纳米CuO均对高氯酸铵的热分解有着明显催化作用。然而，它们也很容易聚合，从而影响它们的化学和物理性质。研究表明，氧化铜纳米粒子分散在氧化石墨表面不仅可以降低了氧化铜的聚集倾向，而且还能达到提高其催化活性的目的。
石墨烯由于其高表面积、高导热性、高导电性和良好的光学透射率，自被发现以来一直受到研究者的广泛关注。杂原子掺杂石墨烯是改性石墨烯最常用的方法之一，杂原子的引入会不可避免地调变石墨烯原有的结构，同时也会对其性质和性能造成影响，使石墨烯产生新的特性或者增强某些性质，从而扩大石墨烯在某一特定领域内的应用。氟掺杂石墨烯，由于氟元素超高的电负性，氟掺杂石墨烯具有优异的特性比如具有宽光学带隙、高室温电阻性、高热力学性能和稳定的化学性质。此外，氟元素的掺杂过程也会导致石墨烯表面空穴位点一定幅度的增加，有利于石墨烯载体效应的增强，提高其负载金属离子的能力，进一步提升复合材料的催化活性。
但是碳元素和氟元素由于二者电负性差异巨大，碳氟键难以有效地形成，因此氟掺杂对实验条件和环境的要求非常苛刻。除此之外，纳米尺度的负载粒子除了容易团聚之外其微观形貌也是难以调控，二者导致氟掺杂石墨烯复合纳米材料较其他种类的材料难度都要高。
目前常用的一些固体燃料在燃烧过程中存在着力学强度降低，稳定性差，燃烧压强指数升高等问题，为此人们一般采用助燃催化剂来改善这一问题，催化剂的加入伴随着成本的提高，然而一般的纳米燃烧催化剂易于团聚、导致其活性位点减少，催化性能降低，催化效果差强人意，且催化剂和固体燃料的简单机械混合不仅很容易破坏催化剂和燃料的结构，而且还容易削弱催化剂各组分间的均匀分散。
发明内容
本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用，该方法可以实现不同形貌负载粒子的调控，并且进一步将该复合材料用于催化高氯酸铵AP热分解，显示出优异的催化性能，在热催化领域具有较好的应用价值和前景。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将氧化石墨烯溶解在水中，超声分散形成分散液，将分散液置于冰水浴低温环境中并加入三氟乙酸混合均匀，将混合溶液转移至120-180℃高温环境中反应10-30h，反应结束后，将所得固体物用蒸馏水洗涤，干燥研磨得到氟掺杂石墨烯；
2)将所得的氟掺杂石墨烯加入溶剂中，超声分散形成分散液，在分散液中加入硝酸铜混合后升温至40-60℃，加入过量水合肼进行搅拌，继续升温至80-120℃并保温1-3h，待溶液冷却至室温，洗涤干燥，得到中间产物；
3)将所得的中间产物置于氮气气氛中，加热升温至380-420℃并在该温度下煅烧1-3h，即可得到氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料。
进一步地，如上所述氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料的制备方法，步骤1)中，氧化石墨烯、三氟乙酸的配比为1g:50-200mL。
进一步地，如上所述氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料的制备方法，步骤2)中，氟掺杂石墨烯、硝酸铜的质量比为1：0.2-0.5。
进一步地，如上所述氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料的制备方法，步骤2)中，溶剂由水、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)按体积比1:0.5-2混合而成。
进一步地，如上所述氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料的制备方法，步骤2)中，加入硝酸铜的同时加入聚丙烯酰胺，所述氟掺杂石墨烯、硝酸铜、聚丙烯酰胺的质量比为1：0.2-0.5：3-5。
进一步地，如上所述氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料的制备方法，步骤2)中，加入过量水合肼的同时加入碱，通过调节溶液的pH来影响材料的生长。
进一步地，如上所述氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料的制备方法，调节溶液的pH至10-12。
进一步地，如上所述氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料的制备方法，碱为KOH。
一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料，由上述的制备方法制备得到。该氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料能够用于催化热分解，尤其是催化AP(高氯酸铵)热分解。
本发明的有益效果是：
1、本发明以石墨烯为基础材料，利用其独特的二维结构和高表面积、高热稳定性的特点，通过氟掺杂改性，进一步增加表面和结构缺陷位，并通过技术手段使负载金属纳米粒子在石墨烯上进行形貌可控的、分布均匀的负载，增强分散纳米粒子促进反应过程电子转移的能力，提高热传导性能，从而达到提升和稳定固体燃料在燃烧过程中的燃烧速度，降低压强指数的目的。
2、氟掺杂氧化石墨烯负载氧化铜复合材料制备过程中掺杂采用安全性较高、稳定性较好的水热法，而负载氧化铜采用的化学沉积法操作简便且对设备依赖度低，整个制备过程中没有高危、高能耗的操作。石墨烯原料由实验室和工厂联合生产，目前已实现工业批量化生产。综合而言，本发明制备方法比较简单、制备过程中危险系数低，且成本低廉可控。
3、本发明应用于固体燃料催化领域采用乙醇混合法按照一定比例与高氯酸铵混合，该方法简单有效，相比于机械混合法更为省时省力，不仅如此可以让两者可以更有效的充分结合且不破坏彼此结构，以此方法混合过后进行实验测试，实验结果更为可靠和优异。
4、本发明与高氯酸铵混合后不仅催化性能卓越，可以进一步降低高氯酸铵高温热分解温度，还可以提升低温热分解峰并且可以减少分解平台期。从另一层面说明了通过本发明催化剂的加入可以降低热分解温度，大幅缩短固体燃料达到充分燃烧点的时间，提升燃速并且能够在短时间内达到稳定状态，有利于固体燃料在燃烧过程中快速且稳定的释放热量。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中所得产品的扫描电镜照片；
图2为实施例2中所得产品的扫描电镜照片；
图3为实施例3中所得产品的扫描电镜照片；
图4为实施例4中所得产品的扫描电镜照片；
图5为实施例2-4所得产品的XRD图；
图6实施例中2-4所得产品热重分析测试所得曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料，其制备方法为：
1)取0.1g氧化石墨烯加入到45mL水中，超声分散30分钟形成氧化石墨烯均匀分散液1，在冰水浴中向分散液1缓慢滴加5mL三氟乙酸并搅拌10min，滴加速度控制在60滴/min。将所得混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，120℃下反应30小时，然后将反应后产品洗涤至溶液呈中性，干燥研磨得氟掺杂石墨烯，多次重复制备。
2)取0.1g氟掺杂氧化石墨烯超声分散30分钟和0.038g硝酸铜加入到20ml水和DMF混合溶剂(DMF:H2O＝1:1)中形成混合溶液，将混合溶液水浴温度升至50℃，缓慢加入过量水合肼，继续升温至80℃保持2小时，待温度降至室温洗涤干燥后转移至管式炉中，5℃/min升温至400℃并保温两小时后得到氟掺杂石墨烯负载氧化铜复合材料。
取0.01g氟掺杂氧化石墨烯负载氧化铜材料和0.1g高氯酸铵放入20mL乙醇中搅拌1小时，干燥得混合样品，取0.01g混合样品在氮气气氛下10℃/min，升温至500℃进行TG-DTA分析测试，从而得出氟掺杂石墨烯负载氧化铜复合材料催化AP热解性能评价。
本实施例制备得到氟掺杂石墨烯负载CuO纳米材料具有负载粒子分散性好，催化性能优的特点，且分散粒子在放置一段时间后、在经过高温煅烧后也可以保持较好的分散状态，将其少量添加并均匀混合后，可有效降低AP热分解温度，减少燃烧平台期，提升固体燃料燃烧性能。
实施例2
一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料，其制备方法为：
1)取0.1g氧化石墨烯加入到40mL水中，超声分散30分钟形成氧化石墨烯均匀分散液1，在冰水浴中向分散液1缓慢滴加10mL三氟乙酸并搅拌10min，滴加速度控制在60滴/min。将所得混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，150℃下反应16小时，然后将反应后产品洗涤至溶液呈中性，干燥研磨得氟掺杂石墨烯，多次重复制备。
2)取0.1g氟掺杂石墨烯超声分散30分钟，然后加入0.5g聚丙烯酰胺和0.038g硝酸铜加入到20ml水和DMF混合溶剂(DMF:H2O＝1:1)中形成混合溶液，将混合溶液水浴温度升至50℃，缓慢加入过量水合肼，然后通过KOH调节pH至10，继续升温至120℃保持2小时，待温度降至室温洗涤干燥后转移至管式炉中，5℃/min升温至400℃并保温两小时后得到氟掺杂石墨烯负载氧化铜复合材料。
取0.01g氟掺杂石墨烯负载氧化铜材料和0.15g高氯酸铵放入20mL乙醇中搅拌1小时，干燥得混合样品，取0.01g混合样品在氮气气氛下5℃/min，升温至500℃进行TG-DTA分析测试，从而得出氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料催化AP热解性能评价。
本实施例制备得到氟掺杂石墨烯负载CuO纳米材料具有负载粒子分散性好，催化性能优的特点，负载粒子在经过pH值调控之后呈现纳米立方体状形貌，且分散粒子在放置一段时间后、在经过高温煅烧后也可以保持较好的分散状态，将其少量添加并均匀混合后，可有效降低AP热分解温度134.9℃，减少燃烧平台期，提升固体燃料燃烧性能。
实施例3
一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料，其制备方法为：
1)取0.1g氧化石墨烯加入到35mL水中，超声分散30分钟形成氧化石墨烯均匀分散液1，在冰水浴中向分散液1缓慢滴加15mL三氟乙酸并搅拌10min，滴加速度控制在60滴/min。将所得混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，180℃下反应10小时，然后将反应后产品洗涤至溶液呈中性，干燥研磨得氟掺杂石墨烯，多次重复制备。
2)取0.1g氟掺杂氧化石墨烯超声分散30分钟，然后加入0.3g聚丙烯酰胺和0.038g硝酸铜加入到20ml水和DMF混合溶剂(DMF:H2O＝1:1)中形成混合溶液，将混合溶液水浴温度升至50℃，缓慢加入硼氢化钾和过量水合肼，然后继续通过KOH调节pH至10，继续升温至90℃保持2小时，待温度降至室温洗涤干燥后转移至管式炉中，5℃/min升温至400℃并保温两小时后得到氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料。
取0.01g氟掺杂石墨烯负载CuO材料和0.2g高氯酸铵放入20mL乙醇中搅拌1小时，干燥得混合样品，取0.01g混合样品在氮气气氛下5℃/min，升温至500℃进行TG-DTA分析测试，从而得出氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料催化AP热解性能评价。
本实施例制备得到氟掺杂石墨烯负载CuO纳米材料其负载粒子在经过pH值调控之后呈现纳米颗粒状形貌，且分散粒子在放置一段时间后、在经过高温煅烧后也可以保持较好的分散状态，将其少量添加并均匀混合后，可有效降低AP热分解温度145.6℃，减少燃烧平台期，提升固体燃料燃烧性能。
实施例4
一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料，其制备方法为：
1)取0.1g氧化石墨烯加入到30mL水中，超声分散30分钟形成氧化石墨烯均匀分散液1，在冰水浴中向分散液1缓慢滴加20mL三氟乙酸并搅拌10min，滴加速度控制在60滴/min。将所得混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，150℃下反应24小时，然后将反应后产品洗涤至溶液呈中性，干燥研磨得氟掺杂石墨烯，多次重复制备。
2)取0.1g氟掺杂氧化石墨烯超声分散30分钟，然后加入0.5g聚丙烯酰胺和0.038g硝酸铜加入到20ml水和DMF混合溶剂(DMF:H2O＝1:1)中形成混合溶液，将混合溶液水浴温度升至50℃，缓慢加入硼氢化钾和过量水合肼，然后继续通过KOH调节pH至12，继续升温至120℃保持2小时，待温度降至室温洗涤干燥后转移至管式炉中，5℃/min升温至400℃并保温两小时后得到氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料。
取0.01g氟掺杂氧化石墨烯负载氧化铜材料和0.3g高氯酸铵放入20mL乙醇中搅拌1小时，干燥得混合样品，取0.01g混合样品在氮气气氛下10℃/min，升温至500℃进行TG-DTA分析测试，从而得出氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料催化AP热解性能评价。
本实施例制备得到氟掺杂石墨烯负载CuO纳米材料其负载粒子在经过pH值调控之后呈现纳米棒状形貌，且分散粒子在放置一段时间后、在经过高温煅烧后也可以保持较好的分散状态，将其少量添加并均匀混合后，可有效降低AP热分解温度152.9℃，减少燃烧平台期，提升固体燃料燃烧性能。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将氧化石墨烯溶解在水中，超声分散形成分散液，将分散液置于冰水浴低温环境中并加入三氟乙酸混合均匀，将混合溶液转移至120-180℃高温环境中反应10-30h，反应结束后，将所得固体物用蒸馏水洗涤，干燥研磨得到氟掺杂石墨烯；
2)将所得的氟掺杂石墨烯加入溶剂中，超声分散形成分散液，在分散液中加入硝酸铜混合后升温至40-60℃，加入过量水合肼进行搅拌，继续升温至80-120℃并保温1-3h，待溶液冷却至室温，洗涤干燥，得到中间产物；
3)将所得的中间产物置于氮气气氛中，加热升温至380-420℃并在该温度下煅烧1-3h，即可得到氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，氧化石墨烯、三氟乙酸的配比为1g:50-200mL。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，氟掺杂石墨烯、硝酸铜的质量比为1：0.2-0.5。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，溶剂由水、DMF按体积比1:0.5-2混合而成。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，加入硝酸铜的同时加入聚丙烯酰胺，所述氟掺杂石墨烯、硝酸铜、聚丙烯酰胺的质量比为1：0.2-0.5：3-5。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，加入过量水合肼的同时加入碱，通过调节溶液的pH来影响材料的生长。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：调节溶液的pH至10-12。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：碱为KOH。
9.一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料，由权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到。
10.根据权利要求9所述的氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料在催化热分解方面的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111598902.6A CN114247442A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111598902.6A CN114247442A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114247442A true CN114247442A (zh) | 2022-03-29 |
Family
ID=80794958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111598902.6A Pending CN114247442A (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114247442A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116873973A (zh) * | 2023-07-12 | 2023-10-13 | 山东乾能科技创新有限公司 | La0.5Li0.5TiO3/CuO纳米材料及MEMS醋酸丙酯传感器和制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130261352A1 (en) * | 2010-12-22 | 2013-10-03 | Mingjie Zhou | Fluorographene and preparation method thereof |
| CN103738958A (zh) * | 2014-02-14 | 2014-04-23 | 中国矿业大学 | 一种氟掺杂石墨烯材料的制备方法 |
| CN105819488A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-03 | 安阳师范学院 | 氮掺杂石墨烯负载Cu2O-CuO纳米针复合材料的制备方法 |
| CN106964378A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-07-21 | 三明学院 | 一种氟化石墨烯复合可见光响应催化剂的制备方法 |
-
2021
- 2021-12-24 CN CN202111598902.6A patent/CN114247442A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130261352A1 (en) * | 2010-12-22 | 2013-10-03 | Mingjie Zhou | Fluorographene and preparation method thereof |
| CN103738958A (zh) * | 2014-02-14 | 2014-04-23 | 中国矿业大学 | 一种氟掺杂石墨烯材料的制备方法 |
| CN105819488A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-03 | 安阳师范学院 | 氮掺杂石墨烯负载Cu2O-CuO纳米针复合材料的制备方法 |
| CN106964378A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-07-21 | 三明学院 | 一种氟化石墨烯复合可见光响应催化剂的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 耿孝恒: "石墨烯负载铜纳米粒子的制备及其催化性能研究", 火工品, no. 5, pages 36 - 40 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116873973A (zh) * | 2023-07-12 | 2023-10-13 | 山东乾能科技创新有限公司 | La0.5Li0.5TiO3/CuO纳米材料及MEMS醋酸丙酯传感器和制备方法 |
| CN116873973B (zh) * | 2023-07-12 | 2024-04-05 | 山东乾能科技创新有限公司 | La0.5Li0.5TiO3/CuO纳米材料及MEMS醋酸丙酯传感器和制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110170331B (zh) | 一种铁氮双掺杂的中空多孔碳球纳米材料及其制备方法 | |
| CN106046401B (zh) | 一种石墨烯聚苯胺气凝胶热电材料的制备方法 | |
| CN104495846B (zh) | 一种生产纳米碳化钒粉末的方法 | |
| US7713902B2 (en) | Method of preparing a platinum catalyst for use in fuel cell electrode | |
| CN111672521A (zh) | 一种过渡金属单原子材料及其制备方法和应用 | |
| CN111013579B (zh) | 负载钯单原子或钯纳米颗粒的限域碳材料及其制备方法 | |
| CN112701303B (zh) | 一种碳管插层氮掺杂碳包覆钴颗粒催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN111545231A (zh) | 一种多孔碳负载碳化钨复合材料的制备方法 | |
| CN109921037A (zh) | 一种用于高效氧还原反应的Fe/N/C共掺杂电催化剂制备方法及其应用 | |
| CN106925273B (zh) | 金属离子掺杂Fe2O3催化材料的制备及其应用 | |
| CN109837080A (zh) | 一种用于微波开采稠油的降粘体系及其制备方法 | |
| CN109665525B (zh) | 一种“哑铃型”铁氮双掺杂多孔碳的制备方法 | |
| CN104085858A (zh) | 金属氧化物的制备方法 | |
| CN109243862A (zh) | 一种双重修饰的碳空心球复合物及其制备方法和应用 | |
| CN114247442A (zh) | 一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN108080005B (zh) | 一种高催化活性电催化剂1t’相硫化钨的制备方法 | |
| CN110548528A (zh) | 一种核壳结构SiO2/SiC材料及其制备方法与用途 | |
| CN109128138A (zh) | 一种核壳异质结构磁性纤维及其制备与应用方法 | |
| CN105329932A (zh) | 一种规模化制备碳掺杂混合过渡金属氧化物多孔微球的方法 | |
| CN108298522B (zh) | 铁基合金纳米颗粒修饰三维多孔氮掺杂石墨烯的制备方法 | |
| CN107460021B (zh) | 一种低温石墨烯基纳米硼酸盐复合材料的制备方法 | |
| CN108620110B (zh) | 一种碳化钒/石墨烯纳米片复合材料、制备方法及其在水裂解产氢方面的应用 | |
| CN111573745A (zh) | 一种富单质硫的镍钴硫化物与石墨烯的复合材料制备方法 | |
| CN114276850B (zh) | 一种氟掺杂石墨烯负载Pb复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN109573964B (zh) | 一种氧化石墨烯作为模板制备纳米六方氮化硼颗粒的方法 |
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 |