[發明專利]一種網狀多孔NiO/Al納米含能材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910729927.1
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110357758B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 矯淑杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C06B33/00
• 分類號: C06B33/00;C06B21/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

一種網狀多孔NiO/Al納米含能材料及其制備方法，屬于納米含能材料的技術領域。本發明解決了現有制備方法存在制備方法復雜、成本高的技術問題。本發明方法：步驟一、將網狀多孔NiO粉末和Al粉分別超聲分散于有機溶劑中；步驟二、然后混合，繼續超聲分散，然后離心，干燥，得到網狀多孔NiO/Al納米含能材料。網狀多孔NiO粉末可采用水熱法制備。本發明Al粒子分散在NiO網格結構中，可有效減少NiO和Al之間的接觸距離，減少傳質距離，也可有效增加NiO氧化劑與Al的接觸面積，并且由于NiO的網狀多孔結構可有效避免大量鋁粒子的聚集，提高燃燒效率。

技術領域

本發明屬于納米含能材料的技術領域；具體涉及一種網狀多孔NiO/Al納米含能材料及其制備方法。

背景技術

基于鋁熱反應的原理，鋁和氧化性較強的氧化物可形成鋁熱劑類含能材料，具有高質量密度和高能量密度的特點，廣泛應用于焊接、冶金和軍事領域。傳統鋁熱含能材料反應速度慢，限制了這類含能材料的應用。納米含能材料將納米Al顆粒和納米或微米氧化物混合，增加了二者之間的接觸面積，使其反應速度和燃燒速度得到了極大的提高，放熱量提高，同時材料相對制備簡單，成本下降。

但同時也帶來一些問題亟待解決，例如鋁顆粒尺寸小，活性大，穩定性差，粒子之間易發生團聚，從而降低和氧化劑接觸的幾率，聚集后的鋁顆粒也導致自身的活性降低，最終導致納米含能材料的效率下降。

因此目前鋁熱劑類含能材料要克服納米粒子的團聚作用，提高氧化劑和鋁顆粒的接觸面積，從而實現高效的鋁熱反應。

現有技術如：專利申請號：201110413255.7，題目為三維有序大孔金屬氧化物基納米含能材料及其制備方法，該專利采用微膠球作為模板制備三維有序大孔氧化物作為氧化劑，與納米活性金屬顆粒形成納米含能材料，該方法可形成多孔結構，但是制備方法復雜，先需制備微膠球并進行組裝，然后制備金屬氧化物前驅液填充微膠球之間的縫隙，對微膠球進行去除后得到大孔金屬氧化物，最后與金屬顆粒進行組裝。專利申請號為：201710655753.X，題目為一種Al/CuO/多孔石墨烯納米復合含能材料及其制備方法，該專利利用多孔石墨烯組裝CuO和Al，使二者吸附與石墨烯上，該方法可避免Al顆粒的聚集，也在一定程度上增加了Al和CuO的接觸，但在過程中引入了石墨烯材料，而石墨烯本身并不參與鋁熱反應，增加了實驗步驟和難度，也增加了成本。題目為：3D ordered macroporous NiO/Al nanothermite film with significantly improved higher heat output,lowerignition temperature and less gas production(Materials and Design 110(2016)304–310)，在該論文中，采用多孔NiO和Al組成鋁熱劑含能材料，多孔NiO是也是通過微膠球作為模板，將NiO的前驅液涂覆在微膠球的空隙處之后，去除微膠球形成多孔NiO，然后通過磁控濺射的方法在多孔NiO上濺射一層Al薄膜，形成NiO/Al納米含能材料，該方法獲得了均勻的多孔NiO結構，但制備方法復雜，微膠球模板制備時間較長，且后續還需利用磁控濺射設備，增加了材料制備的成本。

發明內容

本發明要解決現有制備方法存在制備方法復雜、成本高的技術問題；而提供了一種網狀多孔NiO/Al納米含能材料及其制備方法。

本發明中一種網狀多孔NiO/Al納米含能材料是網狀多孔NiO粉末和Al粉末組裝而成；具體是按下述步驟進行的：

步驟一、將網狀多孔NiO粉末和Al粉分別超聲分散于有機溶劑中；

步驟二、然后混合，繼續超聲分散，然后離心，干燥，得到網狀多孔NiO/Al納米含能材料。

進一步地限定，Al粉末的質量純度99％，粒徑為30nm-50nm。

進一步地限定，步驟一中超聲分散時間均控制在20min-30min。