[发明专利]一种花状微球结构的γ-三氧化二铁/rGO复合材料的制备方法

说明书

一种花状微球结构的γ‑三氧化二铁/rGO复合材料的制备方法，向氧化石墨烯的乙二醇溶液中加入可溶性铁盐，搅拌均匀，然后滴入氢氧化钠水溶液，滴毕，搅拌30min后，在150～180℃下反应12～18h，洗涤、200℃干燥12h，得到花状微球结构的γ‑三氧化二铁/rGO复合材料。本发明的产物中氧化铁表面具有大量空隙结构其特殊结构显著增加了其比表面积和反应活性位点，在催化热解含能组分的过程中，更加有利于电子的转移和质子的传导。本发明Fe₂O₃/rGO复合材料可用作燃烧催化剂，对含能材料HNIW具有优异的催化效果。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，涉及一种花状微球结构的γ-三氧化二铁/rGO复合材料的制备方法。

背景技术

目前，随着固体推进技术的不断发展，高能，钝感，高燃速，低压强指数已成为评价推进剂综合应用性能的决定性指标。为了满足推进技术的要求，需要开发新型的燃烧催化剂。研究发现，单一的金属氧化物作为燃烧催化剂相较于复合燃烧催化剂，其催化效果明显比复合燃烧催化剂差。

石墨烯作为一种新型的、高比表面积的碳纳米材料，具备优异的传导特性和机械性能。既可以将其作为催化剂应用到推进剂领域，又可以将其作为基底物质，与其他组分复合。单一的金属氧化物由于粒径小，比表面能高，颗粒之间极易团聚，从而使表面的活性位点降低。将石墨烯与金属氧化物复合，可以使金属氧化物颗粒均匀地负载在石墨烯的表面，达到抑制颗粒的团聚和增加活性位点的目的。因此，将复合材料应用在固体推进剂领域，可以充分发挥二者的互补协同效应，提高催化效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便、易操作、可控的制备花状微球结构的γ-三氧化二铁/rGO复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种花状微球结构的γ-三氧化二铁/rGO复合材料的制备方法，向氧化石墨烯的乙二醇溶液中加入可溶性铁盐，搅拌均匀，然后滴入氢氧化钠水溶液，滴毕，搅拌30min后，在150～180℃下反应12～18h，洗涤、干燥，得到花状微球结构的γ-三氧化二铁/rGO复合材料。

本发明进一步的改进在于，氧化石墨烯的乙二醇溶液通过以下方法制得：按5～40mg：10mL将氧化石墨烯加入到乙二醇中，超声后制得。

本发明进一步的改进在于，超声的功率为600W，时间为2～3h。

本发明进一步的改进在于，氧化石墨烯与可溶性铁盐的质量比为5～40mg：0.248g。

本发明进一步的改进在于，可溶性铁盐为九水硝酸铁。

本发明进一步的改进在于，氧化石墨烯与氢氧化钠的比为5～40mg：1g。

本发明进一步的改进在于，氢氧化钠水溶液的浓度为5mol/L。

本发明进一步的改进在于，干燥的温度是200℃，时间为12h。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明制备过程中所采用的原材料均价格低廉，容易获得；制备工艺简单，可控性强；并且不采用任何表面活性剂，生产成本低廉；本发明制备的产物分散性良好，粒径分布均匀。产物中氧化铁表面具有大量空隙结构，其特殊结构显著增加了颗粒比表面积，提供更多的反应活性位点，在催化热解含能组分的过程中，更加有利于电子的转移和质子的传导。本发明Fe₂O₃/rGO复合材料可用作燃烧催化剂，对含能材料六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)具有优异的催化效果。

附图说明

图1是实施例1和实施例3制备的Fe₂O₃和Fe₂O₃/rGO的XRD图。