石墨烯基叠氮化铜复合物及其制备方法、用途技术

本申请提供一种石墨烯基叠氮化铜复合物及其制备方法、用途，涉及化学技术领域。该制备方法包括：制备可溶性铜盐溶液和氧化石墨烯分散剂。搅拌氧化石墨烯分散剂，并加入可溶性铜盐溶液，得到氧化石墨烯及可溶性铜盐的分散液。将分散液置于喷雾干燥器件上，收集干燥得到的固体物质。将固体物质置于烘箱中干燥，得到氧化石墨烯及可溶性铜盐的前驱体。将前驱体置于还原性气体的气氛中加热，得到石墨烯及铜复合物。将石墨烯及铜复合物置于原位反应装置中，并将硬脂酸和叠氮化钠共热产生的叠氮酸气体通入原位反应装置中反应，得到石墨烯基叠氮化铜复合物。这种石墨烯基叠氮化铜复合物用作起爆药时，威力高、安全可靠，可以满足微起爆装置输出威力要求。置输出威力要求。置输出威力要求。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯基叠氮化铜复合物及其制备方法、用途


[0001]本申请涉及化学
，具体而言，尤其涉及一种石墨烯基叠氮化铜复合起爆药的制备方法、石墨烯基叠氮化铜复合物及其用途。

技术介绍

[0002]起爆药是最初发射动力和做功能源的核心炸药，其能在针刺、摩擦、静电等外界微弱的刺激作用下，迅速地实现燃烧转爆轰。起爆药的主要作用是引爆后输出较大的能量来引爆下一级炸药如猛炸药，使猛炸药快速形成稳定爆轰，实现爆炸。起爆药被广泛应用于航空航天体系、民用爆破器件、军事武器系统、太空火工品等领域中。
[0003]目前使用的起爆药无法满足微起爆装置输出威力要求，急需一种能够与微起爆装置配套的高威力、安全可靠的起爆药。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种石墨烯基叠氮化铜复合物及其制备方法，这种石墨烯基叠氮化铜复合物用作起爆药时，威力高、安全可靠，可以满足微起爆装置输出威力要求。
[0005]为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供了一种石墨烯基叠氮化铜复合物的制备方法，包括：
[0007]制备可溶性铜盐溶液，所述可溶性铜盐溶液中，去离子水的质量占比为60％
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99.5％，可溶性铜盐的质量占比为0.5％
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40％；
[0008]制备氧化石墨烯分散剂，所述氧化石墨烯分散剂中，去离子水的质量占比为85％
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99.9％，所述氧化石墨烯的质量占比为0.1％
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6.4％；
[0009]搅拌所述氧化石墨烯分散剂，并在搅拌过程中向所述氧化石墨烯分散剂中加入所述可溶性铜盐溶液，搅拌至体系分散均匀，得到所述氧化石墨烯及所述可溶性铜盐的分散液，其中，所述氧化石墨烯的质量占比为0.05％
‑
4％，所述可溶性铜盐的质量占比为0.2％
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10％；
[0010]将所述分散液置于喷雾干燥器件上，使所述喷雾干燥器件的进口温度保持在170℃至230℃、所述喷雾干燥器件的出口温度保持在145℃至210℃，收集分散液滴在喷雾干燥出口完全析出的固体物质；
[0011]将所述固体物质置于烘箱中干燥，得到所述氧化石墨烯及所述可溶性铜盐的前驱体；
[0012]将所述前驱体置于还原性气体的气氛、温度保持在295℃至710℃，高温热还原5min至120min，得到石墨烯及铜复合物；
[0013]将所述石墨烯及铜复合物置于原位反应装置中，并将硬脂酸和叠氮化钠共热产生的叠氮酸气体通入所述原位反应装置中，反应时间至少40min，得到石墨烯基叠氮化铜复合物。
[0014]一些实施方式中，所述可溶性铜盐至少包括以下一种：硝酸铜、醋酸铜、氯化铜或硫酸铜。
[0015]一些实施方式中，所述氧化石墨烯包括：单层氧化石墨烯或层数低于十层的氧化石墨烯。
[0016]一些实施方式中，所述石墨烯基叠氮化铜中的石墨烯的含量为9wt％至30wt％，叠氮化铜的含量为70wt％至91wt％。
[0017]一些实施方式中，所述石墨烯基叠氮化铜中的石墨烯的含量为11wt％、13.5wt％、14.7wt％、16wt％、17.6wt％、19wt％、21wt％、23.5wt％、25wt％、26.1wt％、28wt％或29.3wt％。
[0018]一些实施方式中，所述前驱体在还原性气体中的温度包括：保持在318℃、325℃、330℃、360℃、380℃、400℃、410℃、450℃、500℃、540℃、590℃、620℃、660℃、690℃或700℃。
[0019]一些实施方式中，所述喷雾干燥器件的进口温度包括：保持在176℃、180℃、185℃、190℃、198℃、200℃、206℃、218℃、220℃或225℃
[0020]一些实施方式中，所述喷雾干燥器件的出口温度包括：保持在150℃、155℃、162℃、168℃、176℃、180℃、191℃、200℃、205℃或208℃。
[0021]第二方面，本申请提供了一种石墨烯基叠氮化铜复合物，所述石墨烯基叠氮化铜复合物通过第一方面提供的石墨烯基叠氮化铜复合物的制备方法制备得到。
[0022]第三方面，本申请提供了一种起爆药，所述起爆药包括第二方面提供的石墨烯基叠氮化铜复合物。
[0023]有益效果
[0024]本申请的有益效果是：
[0025]本申请实施例的技术方案，采用石墨烯球及可溶性铜盐作为前驱体，这相对于金属有机框架材料、碳纳米管等前驱体而言，制备方法简单、绿色、高效，无需加入有机溶剂。另外，铜元素在分子水平上分布均匀，确保了铜元素在石墨烯球中的均匀性较高，高温热还原时能得到高度分散的铜单质。前驱体在喷雾干燥过程中由于大量溶剂的挥发以及部分含氧基团的脱去会形成丰富的多孔结构，这有利于后续叠氮化反应进行的更加充分；与以碳纳米管、多孔碳等为骨架材料制备的碳基叠氮化铜相比，此工艺的制备过程简单、叠氮化铜负载量更高如可以高达91wt％等，起爆威力更强；具有更高的静电安全性能以及起爆能力。本申请实施例的技术方案具有更强的量产化。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本申请实施例提供的石墨烯基叠氮化铜复合物的的SEM图。
具体实施方式
[0028]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，通过实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0029]本申请实施例的技术方案的主要原理包括，氧化石墨烯及可溶性铜盐的前驱体可以通过喷雾干燥法大批量制备；在氧化石墨烯及可溶性铜盐的均匀分散剂中，由于氧化石墨烯片层上存在大量羧基、羟基等含氧基团，铜离子和含氧基团可以形成化学键，可达到分子级均匀混合，分散液在喷雾干燥时，高温会使悬浮液蒸发、布朗运动加剧，氧化石墨烯片层相互交错，向空气与液滴界面移动，随着氧化石墨烯片的堆积和铜盐的析出，可以得到多孔的氧化石墨烯球/可溶性铜盐的复合物；氧化石墨烯球/可溶性铜盐在高温热还原气体氛围下，通过控制高温热还原的温度和时间，氧化石墨烯被还原为石墨烯，铜盐被还原为单质铜，原位附着在石墨烯片层上；因此，再通过控制叠氮化过程的反应温度和反应时间，制备得到石墨烯基叠氮化铜复合物。
[0030]本申请实施例记载的石墨烯基叠氮化铜复合物的制备方法包括以下处理步骤：
[0031]S101、将可溶性铜盐加入去离子水中制备可溶性铜盐溶液。
[0032]一些实施方式中，去离子水的质量占比可以为63％、68％、72％、75％、80％、83％、9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基叠氮化铜复合物的制备方法，其特征在于，包括：制备可溶性铜盐溶液，所述可溶性铜盐溶液中，去离子水的质量占比为60％
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99.5％，可溶性铜盐的质量占比为0.5％
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40％；制备氧化石墨烯分散剂，所述氧化石墨烯分散剂中，去离子水的质量占比为85％
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99.9％，所述氧化石墨烯的质量占比为0.1％
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15％；搅拌所述氧化石墨烯分散剂，并在搅拌过程中向所述氧化石墨烯分散剂中加入所述可溶性铜盐溶液，搅拌至体系分散均匀，得到所述氧化石墨烯及所述可溶性铜盐的分散液，其中，所述氧化石墨烯的质量占比为0.05％
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4％，所述可溶性铜盐的质量占比为0.2％
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10％；将所述分散液置于喷雾干燥器件上，使所述喷雾干燥器件的进口温度保持在170℃至230℃、所述喷雾干燥器件的出口温度保持在145℃至210℃，收集分散液滴在喷雾干燥出口完全析出的固体物质；将所述固体物质置于烘箱中干燥，得到所述氧化石墨烯及所述可溶性铜盐的前驱体；将所述前驱体置于还原性气体的气氛，温度保持在295℃至710℃，高温热还原5min至120min，得到石墨烯及铜复合物；将所述石墨烯及铜复合物置于原位反应装置中，并将硬脂酸和叠氮化钠共热产生的叠氮酸气体通入所述原位反应装置中，反应时间至少40min，得到石墨烯基叠氮化铜复合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性铜盐至少包括以下一种：硝酸铜、醋酸铜、氯化铜或硫酸铜。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜润芃，董典彪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：