[发明专利]一种耐酸碱的微纳铝粉/多孔炭复合材料及其合成方法

说明书

本发明公开了一种耐酸碱的微纳铝粉/多孔炭复合材料及其合成方法，该方法主要特征是首先设计了一种复合溶剂体系溶解炭前驱体并分散铝粉原料，该复合溶剂体系重量份是30～50，然后加入下述重量份组成原料：微纳铝粉30～40；炭源20～30。本发明还公开了该材料的制备方法，该材料有机物挥发含量少，利于环保，具有良好的耐酸碱性、耐磨性，使用寿命长，储存稳定性好，操作简单，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及复合材料、含能铝粉领域，具体涉及一种耐酸碱的微纳铝粉/多孔炭复合材料及其合成方法。

背景技术

普通铝粉产品广泛用于化工催化剂、农药、防腐材料、金属闪光涂料、导电涂料、加气混凝土发气剂、炼钢脱氧剂、耐火材料、铝热法合金、热喷涂复合粉末等。而纳米尺度铝材料具有特殊的光学特性、电学特性和化学反应性，在新型火箭推进剂、火炸药和太阳能电池等高科技领域得以应用。

纳米铝粉具有特殊的表面和界面效应，其表面原子较多，表面原子会随着纳米铝粉粒径的减小而增多；并且纳米铝粉的比表面积和比表面能都非常大。上述两个因素都导致纳米铝粉反应活性很高，对所处的环境十分敏感，尤其是当暴露在空气中时其表面原子极易被氧化形成致密而坚硬的Al2O3，形成的氧化物壳层包覆于纳米铝粉的表面，这将严重影响纳米铝粉的活性，并且生成的氧化物对于燃烧反应没有贡献，反而会降低纳米铝粉的燃烧效应。所以，如何保持纳米铝粉的活性，防止氧化物的生成，能够很好地控制纳米铝粉活性的释放，成为该领域中的研究热点。

对于纳米铝粉活性的保持大部分是从纳米铝粒子的表面进行原位处理，最重要的进行纳米铝粉表面包覆处理，其中研宄最广泛的是氧化物包覆、聚合物包覆、金属单质包覆、推进剂组分包覆以及炭包覆等。其中炭包覆即在纳米铝粒子的表面包覆一层炭壳以形成炭包覆铝的核壳结构，纳米铝粉表面的炭壳最直接的作用是隔绝内核铝与外界空气的接触以保持纳米铝粉的活性；此外，炭层在高热条件下可以迅速燃烧，将内核铝暴露在高热环境中进行燃烧，炭层的燃烧提供额外的能量，间接地提高了纳米铝粉的燃烧焓。炭包覆对于纳米铝粉而言是一种理想的表面包覆，炭壳在低温时性质稳定，可以有效保护纳米铝粉的活性；在高温燃烧时，炭壳参与反应可以提供额外燃烧焓。

以正硅酸乙酯为前驱体，氨水为催化剂,采用溶胶-凝胶法在薄片铝粉颜料表面包覆了一层薄而致密的纳米SiO2层，是最常见的包覆方法，该方法制备的SiO2包覆铝粉材料具有良好的耐酸性，但是耐碱性却很差。SiO2包覆法抗腐蚀能力强，但SiO2很可能从溶液中沉淀出来形成纳米颗粒，并与Al粉( 核层) 颗粒发生异质絮凝，形成不规则包覆

采用激光-感应复合加热法在CH4气和Ar气的气氛下制备了碳包覆Al纳米粒子，原理是：用高频感应将金属加热熔化并达到较高温度，使金属对激光的吸收率显著提高，有利于充分发挥激光的作用；再引入激光使金属迅速蒸发，并产生很大的温度与压力梯度，但这些方法还存在一定不足之处，这些方法得到的炭包覆纳米铝粉存在一些氧化铝，炭化铝杂质存在，核壳粒子尺寸难以控制，而且易受环境湿度、温度的影响而失去活性，能耗高、易爆炸、工艺复杂，设备昂贵、生产规模小、产品形态难以控制等技术缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐酸碱的微纳铝粉/多孔炭复合材料及其合成方法；

本发明制备的微纳铝粉/多孔炭复合材料耐酸耐碱性能好，大大提高了铝粉的热值，且并不影响铝粉的活性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

耐酸碱的微纳铝粉/多孔炭复合材料，包括复合溶剂体系30～50、微纳铝粉30～40、炭源20～30；所述的复合溶剂体系由下述重量份的原料组成：

主溶剂 20～30；

辅助溶剂 5～10；

润湿分散剂 3～6；