[發明專利]一種泡沫石墨烯基金屬疊氮化物復合物及制備方法

有效

• 申請號: 201911412079.8
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111422855B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 楊利;閆振展;韓紀旻
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B21/08;C06B35/00;C06B21/00
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本發明提供了泡沫石墨烯基金屬疊氮化物復合物及制備方法。以可溶性金屬鹽、納米金屬粉或納米金屬氧化物為原料，石墨烯為導電碳材料載體，制備出泡沫石墨烯基金屬疊氮化物復合物。該類疊氮化物是將納米金屬/金屬氧化物均勻分散在氧化石墨烯溶液，經過高溫水熱還原反應、冷凍干燥和原位疊氮化反應制備出一類以泡沫石墨烯為基的金屬疊氮化物起爆藥材料。本發明得到的泡沫石墨烯基疊氮化物起爆藥，與傳統的疊氮化物相比，粒徑可以達到幾百納米，石墨烯導電材料的存在可以極大降低其靜電感度，極大提高了其安全性。

技術領域

本發明涉及一種泡沫石墨烯基金屬疊氮化物復合物及制備方法，是以納米金屬、金屬氧化物或可溶性金屬鹽為原料，以泡沫石墨烯為框架經過原位疊氮化反應方法制備的泡沫石墨烯基金屬疊氮化物復合物，用作起爆藥使用，屬于含能材料技術領域。

背景技術

起爆藥是一種對外界作用非常敏感的初始能源物質，被廣泛應用在雷管、引信等起爆系統中。隨著微小型起爆系統的發展，傳統的起爆藥不能滿足低輸入高輸出的特征要求，開發合成適合于微型起爆系統所用的起爆藥特別具有挑戰性。疊氮化鉛由于較高的起爆能力被廣泛的應用，但是其點火能力較差，需要加入點火藥才能使用。納米尺度和導熱碳材料都可以使其點火能力提高，因此可以通過加入納米尺度的碳材料來改性疊氮化鉛的性能，使將其滿足于微型起爆系統的要求。同是疊氮化物的疊氮化銅、疊氮化銀也同樣存著這樣的問題，需進行改性研究。例如，楊利等人分別以含銅有機框架材料和含銅凝膠為前驅體制備了碳基疊氮化銅的復合物，由于高分子碳化后的活性碳材料的存在以及疊氮化銅在多孔骨架的均勻分布，都達到了一定的降感效果。然而，石墨烯由于其優異的導電性、較大的比表面積等各項優異的性能無疑是比活性碳材料更為理想的框架材料。此外，隨著納米材料的發展，納米級起爆藥因其較高的比表面積、較多的活性位點、較快的釋能速度等優異的性能引起了研究者的關注。因此，設計合成納米尺度金屬疊氮化物起爆藥在泡沫石墨烯中均勻分布的改性起爆藥對推動微起爆系統的發展具有重要意義。

本發明在于提供一種以可溶性金屬鹽、納米金屬或金屬氧化物為原料，以氧化石墨烯為導電添加劑，經過高溫水熱反應、冷凍干燥和原位疊氮化制備出均勻分散在泡沫石墨烯框架的納米尺度疊氮化物復合材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以可溶性金屬鹽、納米金屬或納米金屬氧化物為前體材料，以氧化石墨烯為導電添加劑，經過高溫水熱反應、冷凍干燥和原位反應等步驟制備泡沫石墨烯基金屬疊氮化物復合物的方法。不同納米尺度的原料可以調控疊氮化物顆粒的粒徑，導電材料石墨烯也使疊氮化物的靜電感度降低，提高了其安全性能。

本發明的技術方案如下：

本發明一方面提供了一種泡沫石墨烯基金屬疊氮化物復合物的制備方法，其特征在于：所述的制備方法的具體步驟為：

步驟一、以水為反應介質，加入氧化石墨烯超聲30min、冷卻1h；重復上述超聲和冷卻過程3次；

步驟二、加入可溶性金屬鹽、納米金屬或者納米金屬氧化物，超聲并充分攪拌2h，將上述攪拌后的溶液置于水熱反應釜，在恒溫干燥箱內180℃條件下水熱反應12h得到復合凝膠；以可溶性金屬鹽、納米金屬或者納米金屬氧化物和氧化石墨烯的總量為100wt％計算，氧化石墨烯的含量為5wt％～30wt％；

步驟三、將步驟二得到的復合凝膠置于液氮中進行冷凍干燥得到干燥后的產物；然后將干燥后的產物在絕氧條件下加熱，反應溫度控制在300～1000℃之間，保護氣流速控制在10～30mL/min，反應時間為10min～60min，得到反應后的產物；

步驟四、將疊氮化鈉與硬脂酸置于氣體發生器中，控制反應溫度在100～150℃之間，將反應產生的疊氮酸通入裝有步驟三反應后的產物的單向通氣管中，反應時間控制在24h以上，得到泡沫石墨烯基金屬疊氮化物復合物。

在一個優選的技術方案中，所述的可溶性金屬鹽包括硝酸銅、醋酸銅、硝酸鉛、乙酸鉛、硝酸銀。