一种纳米晶体膜包覆铝基金属纳米粉末的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米晶体膜包覆铝基金属纳米粉末的制备方法，涉及铝基金属纳米粉末技术领域。包括如下步骤：(1)配制前驱体溶液：将包覆剂PEG溶解在有机溶剂中形成PEG溶液，将铝基金属纳米粉末加入PEG溶液中，于惰性气体氛围下高速搅拌30～60min，形成前驱体溶液；(2)制备PEG/n

【技术实现步骤摘要】
一种纳米晶体膜包覆铝基金属纳米粉末的制备方法


[0001]本专利技术涉及铝基金属纳米粉末
，具体涉及一种纳米晶体膜包覆铝基金属纳米粉末的制备方法。

技术介绍

[0002]金属铝和水反应产氢量大，易于运输和储存，制备方便、成本低，铝基金属粉制氢也为氢能源提供了新视野。由于铝基金属粉超高的比表面积和表面能，铝基金属纳米粉在空气中极易被氧化，表面形成致密的氧化膜，这就导致其所释放的能量与钝化膜的厚度有关，使得铝水反应需要加入高浓度的氢氧化钠溶液。如何保持铝基金属纳米粉在使用和存储的过程中保持高活性引起了广大研究者的关注。
[0003]纳米铝粉总是在低温下被氧化而形成氧化层，氧化层的存在会进一步引起点火延迟。点火延迟通常会引起进一步的问题，使金属燃烧效率降低。例如，对于金属化固体推进剂而言，至关重要的问题是未点燃的铝颗粒的团聚[9,20]。最初与AP和粘合剂混合的此类颗粒在点燃之前会熔化并附聚。产生的大块团块可能永远不会点燃，或者经过很长的延迟后才会点燃。由于延迟点火，这种团块通常无法在有限的时间内燃烧通过推进室，因此大部分铝添加剂保持不燃烧状态，从而减少了极大地提高了推进系统的效率并获得了特定的脉冲。
[0004]由于小尺寸效应和表面效应的影响，纳米铝粉/微米铝粉的制备和存储都具有一定的难度。其超高的比表面能，使得n
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Al容易与环境条件中的氧气和水发生反应，因此对储存n
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Al的条件要求很高，需要在无水、无氧的条件下存储。n
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Al的氧化会导致纳米铝粉的活性铝含量降低，降低其应用效果。n
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Al活性铝含量还会随粒径减小而下降明显，粒径越小的n
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Al活性铝含量相比较大粒径的n
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Al下降的更多。
[0005]将纳米铝粉应用到实际中，必须解决以下两个问题：一是如何维持n
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Al本身的高活性；二是寻找与推进剂相关组分混合后能有效降低推进剂粘度的包覆剂，或者本身溶于水能在一定程度上促进铝
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水反应的包覆剂对n
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Al进行表面改性，提高纳米铝粉的相容性和稳定性。聚乙二醇(PEG)由于其优异的生物相容性和亲水性而可以用作改性剂，PEG也与许多有机成分具有良好的相容性，同时，PEG也可以降低n
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Al颗粒的表面张力，因此PEG是比较理想的n
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Al包覆剂。申请人所在课题组在《高活性纳米铝微球颗粒的组装及其应用》的学位论文中，就公开了利用PEG包覆n
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Al颗粒的制备方案，该方案成功使用PEG包覆n
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Al颗粒。但是其活性铝含量仅为79.90％，还需要进一步提升活性铝含量。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种纳米晶体膜包覆铝基金属纳米粉末的制备方法，以进一步提升现有技术的活性铝含量。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种纳米晶体膜包覆铝基金属纳米粉末的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)配制前驱体溶液：将包覆剂PEG溶解在有机溶剂中形成PEG溶液，将铝基金属纳米粉末加入PEG溶液中，于惰性气体氛围下高速搅拌30～60min，形成前驱体溶液；
[0010](2)制备PEG/n
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Al：将前驱体溶液转至
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5～1℃的低温水浴中，然后超声1～2min，并保持低温水浴30min，然后将溶液转至常温环境，常温静置24～36h；离心分离，倒掉清液，常温真空干燥24～36h即得到PEG/n
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Al。
[0011]作为优选地，所述PEG的分子量要求大于3000。
[0012]作为优选地，所述铝基金属纳米粉末为纳米铝镍合金、纳米铝铁合金、纳米铝锂合金中的一种或多种，粉末粒径为20～500nm。
[0013]作为优选地，步骤(1)中，所述铝基金属纳米粉末的加入质量为PEG溶液的2％～20％。
[0014]作为优选地，所述PEG溶液中PEG的质量浓度0.01％～0.2％。
[0015]作为优选地，所述包覆剂PEG溶解过程中，采用超声辅助PEG溶解。
[0016]综上所述，相比于现有技术，本专利技术具有如下优点及有益效果：
[0017]本专利技术通过改变现有技术的部分操作步骤，将铝基金属纳米粉末直接加入PEG溶液中，采取先高速搅拌再低温超声的处理方式，不仅简化了工艺流程，最终制得的PEG/n
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Al其活性铝含量还最高可达89.87％，最低也在80％以上，活性铝含量得到了明显提升。
附图说明
[0018]图1为实施例1所得PEG/n
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Al(H1)与铝基金属纳米粉末、PEG粉末的XRD图；
[0019]图2为实施例1所得PEG/n
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Al的TEM图；
[0020]图3为实施例1所得PEG/n
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Al的DSC
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TG图；
[0021]图4为实施例2～5所得PEG/n
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Al(H2、H4、H8、H10)的XRD图；
[0022]图5为实施例2～5所得PEG/n
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Al(H2、H4、H8、H10)的TEM图；
[0023]图6为实施例2所得PEG/n
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Al(H2)的DSC
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TG图；
[0024]图7为实施例3所得PEG/n
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Al(H4)的DSC
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TG图；
[0025]图8为实施例4所得PEG/n
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Al(H8)的DSC
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TG图；
[0026]图9为实施例5所得PEG/n
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Al(H10)的DSC
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TG图；
[0027]图10为实施例6所得PEG/n
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Al(H1)与铝基金属纳米粉末、PEG粉末的XRD图；
[0028]图11为实施例6所得PEG/n
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Al的TEM图；
[0029]图12为实施例6所得PEG/n
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Al的DSC
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TG图；
[0030]图13为实施例7～10所得PEG/n
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Al(L2、L4、L8、L10)的XRD图；
[0031]图14为实施例7～10所得PEG/n
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Al(L2、L4、L8、L10)的TEM图；
[0032]图15为实施例7所得PEG/n
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Al(L2)的DSC
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TG图；
[0033]图16为实施例8所得PEG/n
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Al(L4)的DSC
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TG图；
[0034]图17为实施例9所得PEG/n
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶体膜包覆铝基金属纳米粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)配制前驱体溶液：将包覆剂PEG溶解在有机溶剂中形成PEG溶液，将铝基金属纳米粉末加入PEG溶液中，于惰性气体氛围下高速搅拌30～60min，形成前驱体溶液；(2)制备PEG/n
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Al：将前驱体溶液转至
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5～1℃的低温水浴中，然后超声1～2min，并保持低温水浴30min，然后将溶液转至常温环境，常温静置24～36h；离心分离，倒掉清液，常温真空干燥24～36h即得到PEG/n
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Al。2.如权利要求1所述的纳米晶体膜包覆铝基金属纳米粉末的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗智慧，唐小迪，杨武，王子慧，易勇，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：