【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于火箭推进剂用化学品领域，尤其涉及一种孪晶cu nps催化n(cn)2-il-h2o2体系快速自燃的方法。
技术介绍
1、推进剂作为航天发射的动力源，推动着空天探索朝着更快、更远、更大载荷的方向发展，与固体双组元推进剂相比，液体双组元推进剂能量释放效率高：液体双组元推进剂中，燃料和氧化剂均为液态，二者能在分子层面充分混合，燃烧更完全，能量释放效率更高，比冲一般可达300-450秒，而固-液混合推进剂比冲通常在250-350秒左右。推力调节范围大：液体双组元推进剂可通过精确调节流量等方式，使推力在较大范围内灵活变化，能满足航天器从发射到入轨等不同阶段对推力的精确要求。固-液混合推进剂受固体燃料特性限制，推力调节范围相对较窄。其中il-h2o2体系是一种很有前途的绿色双组元自燃推进剂，有望替代传统的肼-发烟硝酸等毒性强、腐蚀性大的推进剂体系。但由于h2o2的酸性较弱，潜热较高，大部分离子液体如bh-il与h2o2点火延迟时间较长，n(cn)2-il与h2o2不自燃,限制了il-h2o2的应用。因此，构建一种高活性催化剂il-h2o2自燃，大幅度降低点火延迟时间，对加速il-h2o2的产业化应用具有重要意义。
2、通过催化剂催化il-h2o2快速自燃反应是一种高效、便捷的方法。而n(cn)2-il是目前研究最深刻、应用最广泛的一类il，但目前的研究大多是针对缩短bh-il与h2o2的点火延迟时间，很少有研究是关于催化n(cn)2-基il-h2o2自燃的。且现有催化剂中大多含有卤素，不利于推进剂的绿色发展理念。文
3、缺陷工程是构建微/纳米材料微观结构最有效的修饰方法之一，适量晶体缺陷的存在将破坏原子排列的周期性，产生一定的晶格畸变内应力，这有利于调控材料的晶体结构和电子结构，暴露更多的活性位点，进而改善其催化活性。其中孪晶是一种最稳定的缺陷，孪晶界可以作为活性位点直接提高催化活性，也可以通过孪晶界附近的结构扰动引起的应变效应间接提高催化活性。在微/纳米金属催化剂中引入高密度孪晶界面，是优化催化剂表面微观结构、制备高活性催化剂的有效方法之一。与其他催化剂相比，金属纳米颗粒催化剂原子利用率高，催化活性位点多，使用相同量的催化剂能起到更好的催化效果。
技术实现思路
1、针对n(cn)2-离子液体与h2o2不自燃的技术问题，本专利技术提出了一种孪晶cu nps催化n(cn)2-il-h2o2体系快速自燃的方法，具有选择性高、原子经济性高、反应条件温和、点火延迟时间短等优点。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种孪晶cu nps催化n(cn)2-il-h2o2体系快速自燃的方法，包括以下步骤：将孪晶cu nps催化剂和n(cn)2-离子液体混合得到混合燃料，将得到的混合燃料滴入盛装h2o2的圆柱形敞口玻璃瓶氧化剂池中，进行点火延迟时间的测试，点火过程使用高速摄像机记录下来，所得到的数据是三次点火测试的平均值。
4、进一步，所述混合燃料中孪晶cu nps催化剂用量为5-15 wt%，n(cn)2-il的用量为95-85wt%，氧化剂池中h2o2的质量浓度为90-98%。
5、进一步，所述n(cn)2-il为1-丁基-三甲基咪唑二氰胺离子液体、1-乙基-三甲基咪唑二氰胺离子液体或1-烯丙基-三甲基咪唑二氰胺离子液体中的一种或两种以上。
6、进一步，氧化剂池中h2o2的体积为15ml，滴入氧化剂池中的混合燃料的体积为15μl。
7、进一步，孪晶cu nps催化n(cn)2-il-h2o2体系快速自燃的点火延迟时间低至25ms。
8、进一步，所述孪晶cu nps催化剂的制备方法为：将碳酸钠、柠檬酸钠、铜盐、氯化钠、葡萄糖溶液混合，充分搅拌，加热反应，经离心分离、洗涤、干燥制得孪晶cu nps催化剂。
9、进一步，所述铜盐为硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜、氯化铜中一种或两种以上，所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈或 n, n-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上。
10、进一步，所述碳酸钠、柠檬酸钠、铜盐、氯化钠、葡萄糖溶液的摩尔比为70:20:3:50:45。
11、进一步，所述加热反应的温度为50~200℃，时间为1-8h。
12、进一步，所述孪晶cu nps催化剂的粒径约为300 nm，微观形貌为类球形纳米颗粒、表面存在位错、层错、孪晶缺陷。
13、进一步，所述制备孪晶cu nps催化剂的容器为圆底烧瓶或高压反应釜。
14、本专利技术的有益效果：本专利技术采用孪晶cu nps显著提高了n(cn)2-il与h2o2的自燃性能，其点火延迟时间低至25 ms，这主要归功于cu nps表面的孪晶界，降低了d带中心与费米能级之间的带隙，有利于cu原子的d电子到h2o2反键轨道的电子转移，有效的激活了h2o2中的o-o键，产生了氧化活性更强的·oh和·ooh，从而实现了与n(cn)2-il的快速自燃。此外，本专利技术操作简单、反应快速、可获得较低的点火延迟时间，孪晶cu nps的精确合成有助于n(cn)2-il-h2o2推进体系的产业化应用和我国航空航天事业的快速发展。
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1.一种孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，包括以下步骤：将孪晶Cu NPs催化剂和N(CN)2-离子液体混合得到混合燃料，将得到的混合燃料滴入盛装H2O2的圆柱形敞口玻璃瓶氧化剂池中，进行点火延迟时间的测试，点火过程使用高速摄像机记录下来，所得到的数据是三次点火测试的平均值。
2.根据权利要求1所述的孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，所述混合燃料中孪晶Cu NPs催化剂用量为5-15 wt%，N(CN)2-IL的用量为95-85wt%，氧化剂池中H2O2的质量浓度为90-98%。
3.根据权利要求1所述的孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，所述N(CN)2-IL为1-丁基-三甲基咪唑二氰胺离子液体、1-乙基-三甲基咪唑二氰胺离子液体或1-烯丙基-三甲基咪唑二氰胺离子液体中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，氧化剂池中H2O2
5.根据权利要求1所述的孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的点火延迟时间低至25 ms。
6.根据权利要求1所述的孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，所述孪晶Cu NPs催化剂的制备方法为：将碳酸钠、柠檬酸钠、铜盐、氯化钠、葡萄糖溶液混合，充分搅拌，加热反应，经离心分离、洗涤、干燥制得孪晶Cu NPs催化剂。
7.根据权利要求5所述的孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，所述铜盐为硫酸铜、醋酸铜、硝酸铜、氯化铜中一种或两种以上，所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈或N, N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上。
8.根据权利要求5所述的孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，所述碳酸钠、柠檬酸钠、铜盐、氯化钠、葡萄糖溶液的摩尔比为70:20:3:50:45。
9.根据权利要求5所述的孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，所述加热反应的温度为50~200℃，时间为1-8h。
10.根据权利要求5所述的孪晶Cu NPs催化N(CN)2-IL-H2O2体系快速自燃的方法，其特征在于，所述孪晶Cu NPs催化剂的粒径约为300 nm，微观形貌为类球形纳米颗粒、表面存在位错、层错、孪晶缺陷。
...【技术特征摘要】
1.一种孪晶cu nps催化n(cn)2-il-h2o2体系快速自燃的方法，其特征在于，包括以下步骤：将孪晶cu nps催化剂和n(cn)2-离子液体混合得到混合燃料，将得到的混合燃料滴入盛装h2o2的圆柱形敞口玻璃瓶氧化剂池中，进行点火延迟时间的测试，点火过程使用高速摄像机记录下来，所得到的数据是三次点火测试的平均值。
2.根据权利要求1所述的孪晶cu nps催化n(cn)2-il-h2o2体系快速自燃的方法，其特征在于，所述混合燃料中孪晶cu nps催化剂用量为5-15 wt%，n(cn)2-il的用量为95-85wt%，氧化剂池中h2o2的质量浓度为90-98%。
3.根据权利要求1所述的孪晶cu nps催化n(cn)2-il-h2o2体系快速自燃的方法，其特征在于，所述n(cn)2-il为1-丁基-三甲基咪唑二氰胺离子液体、1-乙基-三甲基咪唑二氰胺离子液体或1-烯丙基-三甲基咪唑二氰胺离子液体中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的孪晶cu nps催化n(cn)2-il-h2o2体系快速自燃的方法，其特征在于，氧化剂池中h2o2的体积为15ml，滴入氧化剂池中的混合燃料的体积为50μl。
5.根据权利要求1所述的孪晶cu nps催化n(cn)2-il-h2o2体系快速自燃的方法，其特征在于，孪晶cu nps催化n(cn)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张延强，程清，张玉琪，刘龙，曹莹莹，窦培豪，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：
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