[发明专利]铝粉表面包覆片状氢氧化钴复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种铝粉表面包覆片状氢氧化钴复合材料的制备方法，它是将铝粉的水相悬浊液和硝酸钴水溶液混合，随后再加入一定量氟化钠，反应一段时间后，将获得的产物离心分离，得到铝粉表面包覆片状氢氧化钴复合材料。本发明工艺简单，操作简便，原料价格低廉，生产成本低，非常适合大规模生产。

技术领域

本发明涉及复合材料的制备方法，具体涉及铝粉表面包覆片状氢氧化钴复合材料的制备方法。

背景技术

铝粉由于密度高、耗氧量低和高的燃烧热，对提高比冲的作用相当显著，因此被作为金属燃料广泛地应用在固体火箭推进剂中。通常情况下，铝粉表面被一层致密氧化铝膜包裹，铝粉点火燃烧就需要使其表面的氧化膜破裂、蒸发，温度在2000℃以上；另外，铝粉的熔点较低（约为660℃），在燃烧过程中极易烧结团聚，易于结块。因此，减少铝粉升温过程中的烧结团聚、降低铝粉的点火温度和提高铝粉的燃烧效率都是铝粉在实际使用过程中需要解决的重要问题。

表面包覆设计被证实是一种行之有效的途径。比如：叶明泉等（CN103506621A）公开了一种氟橡胶包覆铝粉复合粒子的制备方法，包覆层氟橡胶提高纳米铝粉的高温氧化速率及热量释放速率。赵凤起等（CN103611943A）公开了一种碳包覆纳米铝粉的制备方法，包覆后纳米铝粉有效阻止纳米铝的氧化，保持了纳米铝的活性，提高了纳米铝粉高温下的热释放性能。然而，研究中涉及的包覆材料多为惰性物质，非固体火箭推进剂配方组分，燃烧热值不高。

纳米氢氧化钴（氧化钴）已被证实为优异的固体火箭推进剂燃速催化剂，对氧化剂高氯酸铵（AP）的热分解催化效果显著。然而，目前在纳米催化剂研究领域普遍存在着一个致命的问题，就是纳米催化剂的团聚现象非常严重，在被添加体系中均匀分散十分困难，严重阻碍着纳米催化剂性能的充分发挥。

申请人曾在《A facile and novel synthetic route to core–shell Al/Conanocomposites》（Mater. Let. 2008，62, 2003-2005）、《Synthesis of cobalt hollowspherical nanostructures using aluminum powders as reductants and templates》（J.Alloys Comp. 2009, 482, 9-13）和《Formation of composite fuels by coatingaluminum powder with a cobalt nanocatalyst: Enhanced heat release andcatalytic performance》（Chem. Eng. J. 2020, 385, 123859）报道了一种纳米钴包覆铝粉的制备工艺，以氯化钴为钴源、氟化铵为络合剂的水溶液中，采用铝粉直接置换还原可溶性钴盐的方法，实现了纳米钴在微米铝粉表面的快速化学沉积。

铝粉表面包覆氢氧化钴复合材料在推进剂、铝热剂、烟火剂等领域具有广泛的应用前景，但是，现有文献中，尚未见铝粉表面包覆片状氢氧化钴的制备方法的报道。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种铝粉表面包覆片状氢氧化钴复合材料的制备方法，为铝粉表面包覆片状氢氧化钴在固体火箭推进剂中的应用提供技术支撑。

本发明的技术解决方案是：该铝粉表面包覆片状氢氧化钴复合材料的制备方法，它是将铝粉的水相悬浊液和硝酸钴水溶液混合，随后再加入一定量氟化钠，反应一段时间后，将获得的产物离心分离，得到铝粉表面包覆片状氢氧化钴复合材料。

该制备方法包括以下具体步骤：

（1）将铝粉加入到水中进行超声分散，得到铝粉的水相悬浊液；

（2）常温常压下，配置一定浓度的硝酸钴水溶液；

（3）将铝粉的水相悬浊液和硝酸钴水溶液混合，并将该混合液搅拌条件下升温至反应温度；