[发明专利]纳米复合材料GO-MgWO4的制备方法及应用

说明书

本发明涉及纳米复合材料GO‑MgWO₄的制备方法及其应用。所涉及的制备方法包括：将pH为3～5的MgWO₄纳米颗粒悬浮液与GO溶液混匀、沉淀，所得沉淀物为GO‑MgWO₄纳米复合材料。所涉及的应用之一是方法制备的GO‑MgWO₄作为含能材料RDX热分解催化剂的应用。所涉及的应用之二是提供上述方法制备的GO‑MgWO₄作为含能材料HMX热分解催化剂的应用。本发明制得的纳米复合材料GO‑MgWO4充分发挥了两者的协同催化效应，对含能材料RDX、HMX热分解的催化效果优于单组分的MgWO4和GO，有望作为固体推进剂的燃烧催化剂，实现固体推进剂的快速稳态燃烧。

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，特别涉及一种用于固体推进剂的新型燃烧催化剂GO-MgWO₄的制备和用途。

背景技术

推进剂是军事和航天技术的重要研究领域。目前固体推进剂向着高能、钝感、低特征信号、环保等方向发展。RDX和HMX是固体推进剂中最常见到的氧化剂，它们的热分解性能对推进剂燃烧行为起着关键作用：二者的热分解温度和表观活化能越低，推进剂的点火滞后时间越短，燃烧速率越高^[5-8]。过去, 研究者们一直致力于开发单一金属氧化物(如Fe₂O₃,CuO,NiO和Co₃O₄等) 作为燃烧催化剂。但两种或两种以上不同金属的复合氧化物做催化剂，不同金属氧化物的性能互补，将产生“协同效应”，可产生更好的催化效果。国内外相继出现了CuFe₂O₄、Bi₂WO₆等纳米金属复合氧化物作为燃烧催化剂的文献报道，研究发现其效果不但优于单一金属氧化物的催化剂，也比两种催化剂的简单混合的效果有明显的提高。

MgWO₄作为一种最简单的黑钨矿复合金属氧化物，具有良好的化学稳定性，由于其潜在的催化应用价值，近年来受到越来越多的科研工作者的青睐。特别是Mg作为轻质元素，分子量很小，用于固体推进剂的燃烧催化剂时容易分解排出，避免沉积在发动机里影响推进剂的燃烧，明显改善弹道性能。发明人实验组设计合成出MgWO₄纳米颗粒，然而，由于纳米粒子极小的尺寸和相对较高的表面能，在实际使用中不可避免地存在团聚的问题，从而使其催化性能大大降低。因此如何分散这些纳米材料，充分发挥其优良的催化性能成为一大难题。

发明内容

本发明的目的之一是提供上述纳米复合材料GO-MgWO₄的制备方法。

本发明的制备方法包括：将pH为3～5的纳米MgWO₄纳米颗粒悬浮液与 GO溶液混匀、沉淀，所得沉淀物为GO-MgWO₄纳米复合材料。

进一步，本发明的制备方法中MgWO₄与GO的质量比为9:1。

进一步，MgWO₄纳米颗粒的粒径为20～30nm。

本发明的目的之二是提供上述方法制备的GO-MgWO₄作为含能材料 RDX热分解催化剂的应用。

本发明的目的之三是提供上述方法制备的GO-MgWO₄作为含能材料 HMX热分解催化剂的应用。

与现有技术相比，本发明的优点与积极效果如下：

(1)上述制得的纳米复合材料GO-MgWO₄中，约20nm的MgWO₄均匀负载在GO超薄层表面，极大地抑制了纳米粒子的团聚，增大了比表面积，充分发挥了两者的协同催化效应。