[发明专利]一种利用功能化石墨烯制备纳米含能材料及其方法

权利要求书

1.一种利用功能化石墨烯制备的纳米含能材料，其特征在于用卤化剂与石墨烯氧化物发生亲电加成生成卤化石墨，然后通过取代反应将含能化合物嫁接到石墨烯上，进一步形成功能化的含能石墨烯，然后将纳米铝和纳米金属氧化物通过自组装方法排列在含能石墨烯上，从而得到高性能的基于功能化石墨烯的纳米含能材料。

2.一种利用功能化石墨烯制备纳米含能材料的制备方法，其特征在于，用卤化剂与石墨烯氧化物GO发生亲电加成生成卤化石墨，然后通过取代反应将含能化合物嫁接到石墨烯上，进一步形成功能化的含能石墨烯，然后将纳米铝和纳米金属氧化物通过自组装方法排列在含能石墨烯上，从而得到高性能的基于功能化石墨烯的纳米含能材料。

3.根据权利要求2所述的利用功能化石墨烯制备纳米含能材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1，采用改进的Hummers法制备GO，经洗涤至中性后，真空条件下干燥；

步骤2，将GO粉末分散于去离子水中，超声后形成悬浊液，加入卤化剂，搅拌反应，并通过回流装置吸收废气；

步骤3，将步骤2的反应完的混合液用去离子水稀释，加入碱性溶液，使混合溶液中和至中性，经过抽滤后，在真空条件下干燥，得到卤化石墨烯；

步骤4，将配制好的含能化合物溶液倒入反应器中，将步骤3制备的卤化石墨烯加入到混合溶液中，进行保温，反应后得到嫁接了含能化合物的含能石墨烯；

步骤5，将含能石墨烯在分散剂中超声分散，纳米Al颗粒分散在分散剂的混合溶液中；

步骤6，将纳米氧化物颗粒分散在分散剂的混合溶液中，超声分散后，加入步骤5制得的纳米Al颗粒悬浊液，继续超声分散；

步骤7，超声后静置，吸取上层清液，置于真空干燥箱中干燥后，得到纳米含能材料。

4.根据权利要求3所述的利用功能化石墨烯制备纳米含能材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的石墨烯氧化物为0.2～0.5g，卤化剂为浓HCl或浓HBr，用量为20～30mL，卤化反应温度为60-80℃，反应时间6～12小时。

5.根据权利要求3所述的利用功能化石墨烯制备纳米含能材料的制备方法，其特征在于步骤4中，溶液配制：K₂CO₃为30～50mg，N，N-二甲基甲酰胺为10～30mL，将含能化合物2,4,6-三硝基苯酚或硝化纤维加入到溶液中，用量为80～120mg，保温时间为60～90℃，时间为8～12小时。

6.根据权利要求3所述的利用功能化石墨烯制备纳米含能材料的制备方法，其特征在于，步骤5中所述的分散剂为N,N-二甲基甲酰胺、异丙醇或N,N-二甲基甲酰胺与异丙醇混合物，N,N-二甲基甲酰胺和异丙醇溶液的配制成分散剂的混合溶液，两者之间的体积比为1:1～1:3。

7.根据权利要求3所述的利用功能化石墨烯制备纳米含能材料的制备方法，其特征在于，步骤5中所述的含能石墨烯占总质量的2％～5％；该纳米Al颗粒中纳米Al的平均粒径为40-100nm。

8.根据权利要求3所述的利用功能化石墨烯制备纳米含能材料的制备方法，其特征在于，步骤7中所述的静置时间超过6小时。

9.根据权利要求3所述的利用功能化石墨烯制备纳米含能材料的制备方法，其特征在于，步骤7中所述的真空干燥温度为60～80℃，干燥8～10小时。