一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料、制备方法及应用，方法包括如下步骤：将Mg(BH4)2粉末置于容器中，加入有机溶剂I，超声分散，然后通过搅拌使其保持悬浮状态，得到悬浊液A；称取氟化石墨烯粉末，超声分散于有机溶剂II中，得到分散液B；称取聚甲基丙烯酸甲酯，加入有机溶剂III，溶解得到溶液C；在搅拌条件下，将分散液B和溶液C滴加至悬浊液A中，并滴加界面键合剂，溶液C滴加过程中，聚甲基丙烯酸甲酯自混合液中产生析出，滴加完成后继续搅拌，过滤、清洗、干燥，得到氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料。该复合储氢材料用于固体推进剂能够降低推进剂摩擦感度，保证该材料自身和与含硝酸酯粘合剂混合体系推进剂的安全性能。安全性能。安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于复合材料
，特别涉及一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]硼氢化镁(Mg(BH4)2)由三种元素Mg、B和H组成，其质量储氢分数高达14.8％wt。研究发现，Mg(BH4)2不但可以在高温下释放氢参加爆轰反应，释放大量的热和水蒸气，而且还可以引燃体系中的硼和镁这两种高热值燃烧剂来释放能量，因此其提高炸药能量的能力高于纳米金属材料。所以Mg(BH4)2有望作为高热值的火炸药组分，提高和改善火炸药性能。
[0003]虽然Mg(BH4)2具有储氢密度高、含能高、污染小、安全可靠等特点，但是Mg(BH4)2自身不稳定，易与水反应，影响混合炸药的储存寿命和环境适应性，且爆轰过程中炸药体系的硼元素在爆轰过程中表面易形成沸点较高的液态氧化层，阻碍爆轰反应的进一步进行。同时，Mg(BH4)2与高能粘合剂(GAP/硝酸酯体系)的相容性极差，在含能材料中感度高，满意满足在推进剂研制、生产、运输过程中对安全性能的要求。因此，可以通过对Mg(BH4)2进行包覆处理来改善其稳定性，满足其工程化使用要求。国外研究者通过大量的理论和试验探索了稳定储氢材料的方法和途径。主要包括表面钝化法、离子掺杂法、表面包覆和晶型转变法。目前采用上述方法处理储氢材料后，虽然可以改善储氢材料与高能粘合剂(GAP/硝酸酯体系)的相容性，但是储氢材料的有效储氢量显著降低，甚至部分处理方法还破坏了储氢材料的原始结构，影响了储氢材料在含能材料中的使用效果。
[0004]因此，寻找更为合适的处理方法，在不显著降低储氢材料有效氢含量的前提下隔断储氢材料与GAP/硝酸酯粘合剂的直接接触，可以显著改善储氢材料与GAP/硝酸酯粘合剂的相容性，充分发挥储氢材料的优势，实现其在含能材料中的应用。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料、制备方法及应用，利用氟化石墨优异的特性，通过溶剂
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反溶剂法，一步实现了氟化石墨烯包覆Mg(BH4)2复合储氢材料的可控制备。通过撞击感度和摩擦感度实验，验证了氟化石墨烯包覆Mg(BH4)2复合储氢材料在复合固体推进剂、火炸药等含能材料领域应用过程中的安全问题，且解决了采用其他包覆材料包覆不完全或包覆不均匀以及包覆剂用量较大等问题，从而完成本专利技术。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]第一方面，一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1，将Mg(BH4)2粉末置于容器中，加入有机溶剂I，超声分散，然后通过搅拌使其保持悬浮状态，得到悬浊液A；
[0009]S2，称取氟化石墨烯(FGO)粉末，超声分散于有机溶剂II中，得到分散液B；
[0010]S3，称取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，加入有机溶剂III，溶解得到溶液C；
[0011]S4，在搅拌条件下，将分散液B和溶液C滴加至悬浊液A中，并滴加界面键合剂，溶液C滴加过程中，聚甲基丙烯酸甲酯自混合液中产生析出，滴加完成后继续搅拌，过滤、清洗、干燥，得到氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料。
[0012]第二方面，一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料，通过第一方面所述的制备方法制得，该复合储氢材料中氟化石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯均匀包覆在Mg(BH4)2表面。
[0013]第三方面，根据第一方面所述的氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料的制备方法制得的氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料在作为推进剂、火炸药或其他含能材料原料组成方面的应用。
[0014]根据本专利技术提供的一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料、制备方法及应用，具有以下有益效果：
[0015](1)本专利技术提供的一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料制备方法制得的氟化石墨烯包覆Mg(BH4)2复合储氢材料，最外层不是单一的氟化石墨烯层，有效规避了单纯氟化石墨烯片层结构包覆不完整的弊端，利用聚甲基丙烯酸甲酯从溶剂析出过程中所形成的大比表面积膜结构，将其均匀吸附在Mg(BH4)2表面，因此可实现在该复合储氢材料颗粒表面形成一个致密的外壳层，无裸露的Mg(BH4)2，且以Mg(BH4)2为核，氟化石墨烯和聚甲基丙烯酸甲酯为外部的壳，该复合储氢材料用于固体推进剂能够降低推进剂摩擦感度，保证该材料自身和与含硝酸酯粘合剂混合体系推进剂的安全性能；
[0016](2)本专利技术提供的一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料制备方法，引入的聚甲基丙烯酸甲酯与Mg(BH4)2结合力强，在强机械作用下难分离，提高了推进剂等含能材料的储存稳定性；
[0017](3)本专利技术氟化石墨烯包覆Mg(BH4)2复合储氢材料的制备方法简单，易于放大，得到的复合储氢材料结构简单，性能稳定，结构可调；同时，本专利技术通过对反应原料、制备工艺过程以及工艺条件的优化设计，使得制备出的氟化石墨烯包覆Mg(BH4)2复合储氢材料具有更加优异的性能如高热值，不会降低推进剂等的质量标准。
[0018](4)本专利技术提供的一种氟化石墨烯包覆Mg(BH4)2复合储氢材料的制备方法，选用氟化石墨烯，具有以下优势：
①
氟化石墨烯属于碳材料，其物理电荷特性为负电性，而Mg(BH4)2则表现出强正电性，因此可以实现石墨烯对Mg(BH4)2的表面包覆，而表层氟化石墨烯的存在可以阻隔硝酸酯与Mg(BH4)2的相互作用，改善两者之间的相容性；
②
由于氟化石墨烯的比表面积远大于Mg(BH4)2的比表面积，只需要少量氟化石墨烯就能完整地包覆Mg(BH4)2，在本专利技术中得到了证实，因此不会显著增加Mg(BH4)2的消极质量，也不会降低其有效氢含量，进而也就不会影响Mg(BH4)2中的氢对高能推进剂能量性能的贡献；
③
目前Mg(BH4)2仍然存在低温缓慢释氢的现象，氟化石墨烯的氧化分解温度达到500℃以上，因此采用氟化石墨烯包覆后，包覆层的存在可以有效地减缓Mg(BH4)2中H2的释放，从而提高Mg(BH4)2的热稳定性。此外，
④
氟化石墨烯相较于其他功能化石墨烯，如氧化石墨烯，其丰富的表面官能团结构更易与Mg(BH4)2进行自组装，且其在溶剂中的分散性要优于氧化石墨烯；
⑤
氟化石墨烯中引入的氟元素引入到固体推进剂中，可与铝粉表面的Al2O3发生反应，降低了铝粉的点火温度，促进其燃烧效率，进而提高固体推进剂的燃烧性能。
附图说明
[0019]图1为氟化石墨烯包覆Mg(BH4)2的过程示意图；
[0020]图2为实施例1中采用的Mg(BH4)2的SEM电镜图；
[0021]图3为实施例1制备得到的氟化石墨烯包覆Mg(BH4)2复合储氢材料的SEM电镜图；
[0022]图4为实施例1制备得到的氟化石墨烯包覆Mg(BH4)2复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将Mg(BH4)2粉末置于容器中，加入有机溶剂I，超声分散，然后通过搅拌使其保持悬浮状态，得到悬浊液A；S2，称取氟化石墨烯粉末，超声分散于有机溶剂II中，得到分散液B；S3，称取聚甲基丙烯酸甲酯，加入有机溶剂III，溶解得到溶液C；S4，在搅拌条件下，将分散液B和溶液C滴加至悬浊液A中，并滴加界面键合剂，溶液C滴加过程中，聚甲基丙烯酸甲酯自混合液中产生析出，滴加完成后继续搅拌，过滤、清洗、干燥，得到氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料。2.根据权利要求1所述的氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机溶剂I选自难溶所述聚甲基丙烯酸甲酯的溶剂，难溶是指在室温20℃时物质溶解度在0.01克以下。3.根据权利要求2所述的氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂I选自苯、甲苯、正己烷、环己烷、二氯甲烷或四氯化碳中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氟化石墨烯的氟含量为3wt％～30wt％。5.根据权利要求1所述的氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述氟化石墨烯的浓度为500mg/L～4000mg/L，所述氟化石墨烯的用量为Mg(BH4)2用量的0.2wt％～2wt％。6.根据权利要求1所述的氟化石墨烯包覆硼氢化镁复合储氢材料的制备方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞爱民，杜芳，汪慧思，李磊，王艳薇，黄丹椿，陈红，李卫华，杨斌，陶博文，顾健，李伟，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
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