/ap復合粒子的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種納米Cu(0H)2/AP復合粒子的制備方法，具體是一種在AP的非溶劑中采用超聲輔助-化學液相沉積法制備納米Cu(0H)2/AP復合粒子的方法。
【背景技術】
[0002]當前，在AP/HTPB(高氯酸銨/端羥基聚丁二烯)推進劑體系，采取加入納米燃速催化劑是提高固體推進劑燃燒性能的重要途徑之一。研究表明，納米燃速催化劑的加入可顯著提高推進劑的燃速和壓力指數等燃燒性能。然而，納米燃速催化劑由于小尺寸和表面效應使其在AP/HTPB推進劑體系中分散性變差、易團聚，不能與推進劑主要氧化劑AP有效接觸等問題，嚴重制約了納米燃速催化劑在AP/HTPB推進劑體系中的應用發展。由于只有納米燃速催化劑與AP充分接觸的情況下，才能最大限度地發揮其催化效果，因此，分散性良好的納米燃速催化劑與AP復合粒子的制備，對于提高推進劑的整體性能具有十分重要的意義。
[0003]目前，制備納米燃速催化劑/AP復合粒子通常需要兩步法才能實現。即首先通過物理或者化學方法得到納米燃速催化劑，然后將納米燃速催化劑和AP加入AP的非溶劑中進行攪拌研磨等方式得到納米燃速催化劑/AP復合粒子。如“尹萍，江曉紅，鄒敏，等.S1O2/C03O4核殼催化劑對AP熱分解的催化性能研究[J]無機化學學報，2014,30(1): 185-191.”采用將Si02/Co304與AP混合后，加入少量無水乙醇進行研磨的方法制得Si02/Co304與AP的復合粒子。“Yang Shengyang,ffang Caifeng,Chen Li ,et al.Facile dicyandiamide-mediatedfabricat1n of well-defined CuO hoi low microspheres and their catalyticapplicat1n[ J]Materials Chemistry and Physics，2010，120: 296-301”米用在研鉢中研磨的方法制備了 CuO/AP復合粒子。然而，這種傳統的兩步法制備的納米燃速催化劑/AP復合粒子在性能和應用中還存在一定的限制。如納米燃速催化劑易團聚，不能有效地發揮其催化效果。特別是，納米燃速催化劑的團聚有可能會給其在推進劑中的應用帶來不利影響，如影響推進劑的力學性能。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于針對傳統納米燃速催化劑與AP不能均勻復合，易團聚等不足，提供一種簡單、可快速制備和簡單分離的制備納米Cu(0H)2/AP復合粒子的方法，其工藝簡單，容易掌握，可以進行大量生產。
[0005]實現本發明的技術解決方案為:一種納米Cu(0H)2/AP復合粒子的制備方法，是將AP(高氯酸銨)和銅鹽前驅體超聲分散在AP的非溶劑中，加入堿性溶液，經超聲輔助-化學液相沉積法制得納米Cu(0H)2/AP復合粒子，具體包括以下步驟:
[0006]第一步、將銅鹽前驅體超聲分散在AP的非溶劑中，加入AP，得到AP和銅鹽的混合體系;
[0007]第二步、超聲攪拌下，往第一步所得混合體系中逐滴加入堿性溶液；
[0008]第三步、將第二步反應完全，靜置老化；[0009 ]第四步、將第三步所得產物經過濾、洗滌、干燥得到納米Cu (OH) 2/AP復合粒子。
[0010] 第一步中，銅鹽與AP的質量比為0.5%?10% ;AP與AP的非溶劑的質量比為1:10?1:30;銅鹽為二價銅的無機銅鹽;AP的非溶劑為乙酸乙酯或乙醇。
[0011 ]第二步中，當堿性溶液為NaOH的水溶液或Κ0Η的水溶液時，其溶劑的體積不超過AP的非溶劑體積的2%，當堿性溶液為NaOH的乙醇溶液或Κ0Η的乙醇溶液時，其溶劑的體積不超過AP的非溶劑體積的30%，堿性溶液中NaOH或Κ0Η的質量為沉淀銅鹽理論質量的1?1.5倍。
[0012]第三步中，靜置老化的時間為0.5?lh。
[0013]第四步中，洗滌劑采用AP的非溶劑，干燥溫度為50?80°C，干燥時間為0.5?lh。
[0014]本發明制備納米Cu(OH)2/AP復合粒子方法，與現有技術相比，有如下優點:
[0015](1)本發明采用超聲輔助-化學液相沉積法一步式制備Cu(0H)2/AP復合粒子，制備過程簡單快捷，可用于大批量生產，整個反應過程僅需超聲輔助，反應時間大大縮減，具有極大安全可靠性；
[0016](2)本發明在納米Cu(0H)2/AP復合粒子洗滌、分離過程中具有簡單快捷的優勢，只需簡單的過濾、洗滌和低溫干燥，就可以得到產品；
[0017](3)本發明制備的納米Cu(0H)2/AP復合粒子分散性好，納米Cu(0H)2能夠較均勻地分散在AP粒子的表面，防止納米Cu(0H) 2粒子的團聚，有效發揮其催化效果。
【附圖說明】
[0018]圖1是實施例1中AP原料和納米Cu(0H)2/AP復合粒子的XRD譜圖。
[0019]圖2是實施例1中AP原料(a)、納米Cu(0H)2/AP復合粒子(b)和復合粒子局部放大(c)SEM 圖。
[0020]圖3是實施例1中AP原料和納米Cu(0H) 2/AP復合粒子的DSC曲線。
【具體實施方式】
[0021 ]本發明的一種納米Cu(0H)2/AP復合粒子的制備方法，具體制備步驟如下:
[0022]第一步:將適量的一定粒度的AP和銅鹽前驅體分散在1:10?1:30乙醇或乙酸乙酯中，(銅鹽前驅體與AP的質量比為0.5%?10% )超聲攪拌形成AP和銅鹽的混合體系；
[0023]第二步，超聲攪拌下，往第一步所得混合體系中逐滴加入堿性溶液。當堿性溶液為NaOH的水溶液或Κ0Η的水溶液時，其溶劑的體積不超過AP的非溶劑體積的2%，當堿性溶液為NaOH的乙醇溶液或Κ0Η的乙醇溶液時，其溶劑的體積不超過AP的非溶劑體積的30%，堿性溶液中NaOH或Κ0Η的質量為沉淀銅鹽理論質量的1?1.5倍。；
[0024]第三步，將第二步所得混合體系靜置老化0.5?lh;
[0025]第四步，將第三步得到的產品過濾，用乙酸乙酯或乙醇洗滌，50?80°C下干燥0.5?1 h，得到納米Cu (0H) 2/AP復合粒子產品。
[0026]實施實例1:
[0027]第一步:將ig AP(平均粒徑64μπι)和0.0175g CuCl2.2H20分散在20mL乙醇中，超聲攪拌形成AP和銅鹽的混合體系；
[0028]第二步，往第一步得到的AP和銅鹽的混合體系中加入5mL含0.0122g NaOH的NaOH乙醇溶液，超聲攪拌使反應完全。
[0029]第三步，將第二步所得混合體系靜置老化0.5h;
[0030]第四步，將第三步得到的產品過濾，用乙醇洗滌，50°C下0.5h，得到納米Cu(0H)2/AP復合粒子產品。
[0031 ] 實施實例2:
[0032]第一步:將ig AP(平均粒徑64μπι)和0.035g CuCl2.2H20分散在25mL乙醇中，超聲攪拌形成AP和銅鹽的混合體系；
[0033]第二步，往第一步得到的AP和銅鹽的混合體系中加入5mL含0.0163g NaOH的NaOH乙醇溶液，超聲攪拌使反應完全。
[0034]第三步，將第二步所得混合體系靜置老化0.5h;
[0035]第四步，將第三步得到的產品過濾，用乙醇洗滌，60°C下0.51!，得到納米01(0!1)2/AP復合粒子產品。
[0036]實施實例3:
[0037]第一步:將ig AP(平均粒徑64μπι)和0.035g CuCl2.2H20分散在20mL乙酸乙酯中，超聲攪拌形成AP和銅鹽的混合體系；
[0038]第二步，往第一步得到的AP和銅鹽的混合液中加入0.5mL含0.0204g NaOH的NaOH水溶液，超聲攪拌使反應完全。
[0039]第三步，將第二步所得混合體系靜置老化0.5h;
[0040]第四步，將第三步得到的產品過濾，用乙酸乙酯洗滌，80°C下0.5h，得到納米Cu(0Η)2/ΑΡ復合粒子產品。
[0041 ] 實施實例4:
[0042]第一步:將ig AP(平均粒徑167μπι)和0.0509g CuS04.5H20分散在20mL乙醇中，超聲攪拌形成AP和銅鹽的混合體系；
[0043]第二步，往第一步得到的AP和銅鹽的混合體系中加入5mL含0.0245g NaOH的NaOH乙醇溶液，超聲攪拌使反應完全。
[0044]第三步，將第二步所得混合體系靜置老化lh;
[0045]第四步，將第三步得到的產品過濾，用乙醇洗滌，50°C下0.5h，得到納米Cu(0H)2/AP復合粒子產品。
[0046]表征測試:將實施例1所得的藍色的納米Cu(0H)2/AP復合粒子進行XRD表征，分析表明納米Cu(0H)2的存在。其中實施例1中AP原料和納米Cu(0H)2/AP復合粒子的XRD譜圖如圖1所示。
[0047]圖2和圖3分別為實施例1中AP原料和納米Cu(0H)2/AP復合粒子的SEM圖和DSC曲線。從圖2中可以看出，經過超聲輔助-化學液相沉積法可以得到納米Cu(0H)2/AP(殼/核)復合粒子，納米Cu(0H)2較均勻地分布在AP粒子的表面。從圖3可以看出，1%含量的納米Cu(0H)2對AP具有良好的催化效果，可使AP的高溫分解峰溫提前77.5°C，即從441.3°C提前至363.8°C，表明對于納米Cu(0H)2/AP復合粒子，其中的納米Cu(0H)2對AP具有較好的催化效果。本發明所制得納米Cu(0H)2/AP復合粒子分散性好，納米Cu(0H)2能夠較均勻地分散在AP粒子的表面，可有效解決納米燃速催化劑與AP復合過程中存在的團聚、催化活性不高等缺點。
【主權項】
1.一種納米Cu (OH) 2/AP復合粒子的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步、將銅鹽前驅體超聲分散在高氯酸銨的非溶劑中，加入高氯酸銨，得到高氯酸銨和銅鹽的混合體系； 第二步、超聲攪拌下，往第一步所得混合體系中逐滴加入堿性溶液； 第三步、將第二步反應完全，靜置老化； 第四步、將第三步所得產物經過濾、洗滌、干燥得到納米Cu (OH) 2/AP復合粒子。2.如權利要求1所述的納米Cu(OH)2/AP復合粒子的制備方法，其特征在于，第一步中，銅鹽與高氯酸銨的質量比為0.5%?10%;高氯酸銨與高氯酸銨的非溶劑的質量比為1:10?1:30ο3.如權利要求1所述的納米Cu(0H)2/AP復合粒子的制備方法，其特征在于，第一步中，銅鹽為二價銅的無機銅鹽;高氯酸銨的非溶劑為乙酸乙酯或乙醇。4.如權利要求1所述的納米Cu(0H) 2/AP復合粒子的制備方法，其特征在于，第二步中，當堿性溶液為NaOH的水溶液或Κ0Η的水溶液時，其溶劑的體積不超過高氯酸銨的非溶劑體積的2 %，當堿性溶液為NaOH的乙醇溶液或Κ0Η的乙醇溶液時，其溶劑的體積不超過高氯酸銨的非溶劑體積的30%。5.如權利要求1所述的納米Cu(0H)2/AP復合粒子的制備方法，其特征在于，第二步中，堿性溶液中NaOH或Κ0Η的質量為沉淀銅鹽理論質量的1?1.5倍。6.如權利要求1所述的納米Cu(0H) 2/AP復合粒子的制備方法，其特征在于，第三步中，靜置老化的時間為0.5?lh。7.如權利要求1所述的納米Cu(0H)2/AP復合粒子的制備方法，其特征在于，第四步中，洗滌劑采用高氯酸銨的非溶劑。8.如權利要求1所述的納米Cu(0H)2/AP復合粒子的制備方法，其特征在于，第四步中，干燥溫度為50?80°C，干燥時間為0.5?lh。
【專利摘要】本發明公開了一種納米Cu(OH)2/AP復合粒子的制備方法，是將高氯酸銨和銅鹽前驅體超聲分散在高氯酸銨P的非溶劑中，加入堿性溶液，經超聲輔助-化學液相沉積法制得納米Cu(OH)2/AP復合粒子。本發明采用超聲輔助-化學液相沉積法一步式制備Cu(OH)2/AP復合粒子，制備過程簡單快捷，可用于大批量生產，整個反應過程僅需超聲輔助，反應時間大大縮減，具有極大安全可靠性；本發明制備的納米Cu(OH)2/AP復合粒子分散性好，納米Cu(OH)2能夠較均勻地分散在高氯酸銨粒子的表面，防止納米Cu(OH)2粒子的團聚，有效發揮其催化效果。
【IPC分類】B01J23/72, C06D5/04
【公開號】CN105439785
【申請號】CN201510855829
【發明人】姜煒, 郝嘎子, 劉杰, 柯香, 肖磊, 高寒, 陳騰, 戎園波, 喬羽
【申請人】南京理工大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月27日