[发明专利]一种Al/Fe2

说明书

本发明公开了一种Al/Fe₂O₃纳米含能材料的制备方法，包括：制备Fe₂O₃/氟掺杂氧化石墨烯纳米复合材料；将Fe₂O₃/氟掺杂氧化石墨烯纳米复合材料和Al粉加入到N,N‑二甲基乙酰胺中，超声分散离心、真空干燥，将真空干燥的产物加入到球磨罐中，并向球磨罐中加入球磨球，向球磨罐中通入液氮，使真空干燥的产物浸没在液氮中，并保持液氮的挥发量与通入量平衡以使液面稳定；恒温后开始球磨，球磨；球磨完毕，将球磨罐转移至真空手套箱中，放置，收集球磨物料，即Al/Fe₂O₃/氟掺杂氧化石墨烯纳米含能材料。通过加入氟掺杂氧化石墨烯分散液制备Al/Fe₂O₃纳米含能材料，氟掺杂氧化石墨烯表面的羟基和羧基基团可以与纳米粒子复合，减少纳米颗粒的团聚，使两相均匀混合，实现最佳相界面接触。

技术领域

本发明涉及含能材料技术领域，具体涉及为一种Al/Fe₂O₃纳米含能材料的制备方法。

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。基于铝热反应的原理，铝和氧化性较强的氧化物可形成铝热剂类含能材料，具有高质量密度和高能量密度的特点，广泛应用于焊接、冶金和军事领域。传统铝热含能材料反应速度慢，限制了这类含能材料的应用。纳米含能材料将纳米Al颗粒和纳米或微米氧化物混合，增加了二者之间的接触面积，使其反应速度和燃烧速度得到了极大的提高，放热量提高，同时材料相对制备简单，成本下降。从广义上讲，铝热剂的主体是由铝粉与氧化性较强的金属或非金属氧化物所组成的混合物，如Fe₂O₃、NiO、CuO等，它们之间在受到热或者机械力的引发后能够发生剧烈的氧化还原反应并放出大量的热。在传统铝热剂中氧化剂与还原剂内在颗粒的分离，导致其燃烧速度慢，缓慢的能量释放速率限制了铝热剂的应用。纳米铝热剂由于反应物之间单位质量原子接触的面积大，减小了传质和热传导的距离，使得其反应速率得到极大地提高，且铝热剂具有放热量高、易于制备、低毒等优点，因此近年来纳米铝热剂作为纳米复合含能材料中的代表引起广泛关注。现在已有的纳米复合含能材料种类较少，并且由于纳米铝粉尺寸极小，表面能很高，表面活性很大，稳定性较差，粒子之间相互吸引发生团聚，使得表面能及表面活性降低，纳米复合含能材料的实用效果变差，丧失很多优越性。现在的纳米复合含能材料的制备方法主要有溶胶-凝胶法、溶剂-非溶剂法(重结晶法)、高能球磨法等。但是现存的方法制备的纳米含能材料中的铝粉和金属氧化物的混合均匀性差、容易团聚，使得铝热剂的能量密度低。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种Al/Fe₂O₃纳米含能材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将硝酸铁、季戊四醇和六亚甲基四胺溶于水和乙醇的混合液中，加热至65～80℃，保温30～45min，然后将氢氧化钠溶液逐滴加入，搅拌 10～15min，升温至150～180℃，反应3～5h，冷却，离心，洗涤，真空干燥；将真空干燥后的物料加入超临界CO₂反应釜中，同时加入氟掺杂氧化石墨烯分散液和聚乙二醇，搅拌均匀，然后向超临界CO₂反应釜中通入CO₂，在温度100～120℃、压力8.5～10.5MPa下搅拌反应1～3h，泄压，冷却，离心，洗涤，真空干燥，得到Fe₂O₃/氟掺杂氧化石墨烯纳米复合材料；