Progress in Preparation of Energetic Nano-composites by Sol-gel Method

纳米复合含能材料因其特有的结构而具有新的性能,已成为含能领域的研究热点。简要介绍了溶胶凝胶法的作用机理及其优点。综述了用溶胶凝胶法制备出的几大类纳米复合含能材料及其研究进展,最后展望了纳米复合含能材料的潜在应用前景。     

GA/AN纳米复合含能材料的制备与表征

通过溶胶-凝胶法和超临界二氧化碳干燥法制备了石墨烯气凝胶/硝酸铵(GA/AN)纳米复合含能材料。采用元素分析(EA)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附测试和X射线衍射(XRD)对GA/AN纳米复合含能材料的形貌和结构进行了表征,用TG和DSC测试了其热分解性能。结果表明,在GA/AN纳米复合含能材料中,AN以纳米尺寸存在于石墨烯气凝胶中,平均粒径为71nm,质量分数为92.71%。石墨烯对AN的热分解具有促进作用,与纯AN相比,GA/AN纳米复合含能材料的热分解温度提前33.68℃,表观分解热增加了532.78J/g。     

纳米复合含能材料的制备研究

综述了纳米复合含能材料几种制备方法:溶胶-凝胶法、溶剂-非溶剂法、高能研磨法、超临界流体法、沉淀法、微乳液法.其中对这些方法的原理和优缺点进行了述评,并对这些方法在纳米复合含能材料制备过程中的具体应用进行了介绍,指出今后研究工作中应该注意的一些问题和研究重点.     

RDX/GAP纳米复合含能材料的制备及热性能

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为原料,二月桂酸二丁基锡(T-12)为催化剂,通过溶胶-凝胶法及溶液结晶法制备了RDX/GAP纳米复合含能材料。用BET法、X-射线粉末衍射、扫描电镜对其结构进行了表征,用TG/DSC分析了其热性能。结果表明,RDX/GAP纳米复合含能材料具有纳米网孔结构,与GAP干凝胶相比,其比表面积下降,平均粒径为20~50nm。RDX/GAP纳米复合含能材料中的RDX热分解峰温明显提前,分解热显著高于RDX/GAP物理共混物的分解热。     

国内信息

溶胶—凝胶法制备SnO2 纳米粉体　　以无机盐为原料 ,采用溶胶—凝胶法制备SnO2 纳米粉体。为了防止纳米粉体的团聚 ,在制胶过程中加入有机分散剂 ,干燥前采用有机试剂脱水。在低温下合成纳米SnO2 ,能从分子水平设计和控制材料的均匀性和粒度 ,最终得到高纯、超细、均匀的材料 ,制得的SnO2 纳米粉具有金红石型结构 ,晶粒为球形 ,平均粒径为 8nm左右 ,可用于制备新型无机—有机纳米复合功能材料。聚合硫酸铁处理含表面活性剂废水　　利用高分子絮凝剂聚合硫酸铁与石灰水处理含表面活性剂的废水。对于含表面活性剂废水的处理 ,聚合硫酸铁…     

多孔Fe_2O_3/Al复合含能材料的制备与表征

用溶胶-凝胶法结合超临界干燥法,制备了Fe2O3/Al复合含能材料。用SEM、XRD、BET等方法对Fe2O3/Al复合含能材料的结构进行了表征。结果表明,超临界法制备的Fe2O3/Al复合含能材料呈明显的纤维网络状结构;其中Al的平均粒径为40nm;比表面积为147.9m2/g,相比空白Fe2O3气凝胶明显下降,平均孔径为8nm,孔径分布比较均匀。     

纳米铝热剂的研究进展

介绍了物理混合、溶胶凝胶、物理气相沉积、自组装和反应抑制球磨法5种制备纳米铝热剂的方法及不同方法制得的纳米铝热剂的燃烧性能,分析了纳米铝热剂在制备、表征以及应用中存在的问题,提出了纳米铝热剂未来的研究重点,即纳米铝热剂的制备新方法研究、燃烧传播机理和有机含能材料与纳米铝热剂的复合等。附参考文献65篇。     

GAP-HDI/CL-20纳米复合含能材料的制备、表征及其热分解特性

以聚叠氮缩水甘油醚(GAP)为含能骨架,六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为交联剂,采用溶胶-凝胶法结合真空冷冻干燥技术,制备了CL-20质量分数分别为25%、45%、60%的GAP-HDI/CL-20纳米复合含能材料。利用SEM、Raman、FT-IR对其结构和形貌进行了表征;利用DTA对其热分解特性进行了研究;根据不同升温速率下的DTA曲线测试结果对所制备样品的热分解动力学参数、热力学参数和热爆炸临界温度进行了计算。结果表明,CL-20粒子成功负载到了GAP-HDI凝胶骨架中,形貌由棱柱状转变为类球形,且粒径为纳米级;GAP-HDI/CL-20纳米复合含能材料的初始热分解峰温较原料CL-20均有所提前;CL-20质量分数分别为25%、45%、60%的GAP-HDI/CL-20纳米复合含能材料在高温热分解阶段表观活化能分别为224.9、228.9、231.7kJ/mol,与原料CL-20相比,分别降低了28.4、24.4和21.6kJ/mol,说明纳米复合粒子的热分解活性得以提高;GAP-HDI/L-20纳米复合含能材料的热力学参数和热爆炸临界温度均随着CL-20含量的增加而增大。     

纳米二氧化硅复合绝热材料研究现状及发展趋势

阐述了纳米二氧化硅复合绝热材料的绝热机理及绝热性能,分别总结了溶胶-凝胶法和气相法制备纳米二氧化硅复合绝热材料的研究现状,并就两种方法制备纳米二氧化硅复合绝热材料的过程中存在的问题作了分析。详细介绍了一些功能性添加材料,包括红外遮光剂、增强材料和高温收缩抑制剂,这些材料对纳米二氧化硅复合绝热材料的性能具有重要的影响。最后展望了纳米二氧化硅复合绝热材料的发展趋势。     

溶胶-凝胶法制备超级电容器纳米电极材料的研究进展

溶胶-凝胶法是一种常用的制备超级电容器纳米电极材料的方法。利用溶胶-凝胶法制备超级电容器纳米电极材料将为获得具有优异电化学性能的材料提供了重要的方法和基础。本文介绍了电容器的制备方法及优缺点,通过分析溶胶-凝胶法制备超级电容器纳米电极材料的工艺参数、影响因素与优化策略,通过探讨溶胶-凝胶法的发展历程和相关研究成果,希望可以为今后超级电容器纳米电极材料的研究提供参考。     

溶胶-凝胶法制备RDX/Fe_2O_3-Al_2O_3纳米复合含能材料

为了解决传统复合含能材料能量释放速度慢的劣势,通过溶胶-凝胶法及超临界干燥法制备了RDX质量分数为90%的RDX/Fe2O3-Al2O3三元纳米复合含能材料。得到当VDMF∶V乙酸乙酯=2∶1,陈化时间24 h,超临界干燥条件为:压力15 MPa,45℃,进气速率16 L/h,保压力30 min,换气速度2 L/h,换气时间40 min,泄压速率3 bar/min时,RDX/Fe2O3-Al2O3复合炸药复合均匀,粒度在50 nm左右。同时复合物的机械感度较原料RDX及机械混合的复合物明显降低,安全性得到很大提高。     

热塑性聚氨酯弹性体/氢氧化铝纳米复合材料的热性能分析

以TPU为基体,纳米氢氧化铝(ATH)作为主要改性剂,采用溶液-凝胶法制备ATH/聚醚分散体系,原位聚合法制备TPU/ATH纳米复合材料,并对复合材料的热性能进行分析。DSC分析表明,纳米ATH的添加没有改变TPU微相分离结构,但使TPU软段的玻璃化温度和硬段的分解温度有所提高,说明纳米ATH既存在于聚氨酯大分子软段区又存在于硬段区;TGA-DTA分析表明,纳米ATH改性后的TPU耐热性有所提高,分解温程拓宽约20℃。     

纳米复合包装材料的研究与应用进展

综述了纳米复合包装材料的特点及其在食品包装领域的应用,介绍了纳米复合包装材料特有的保鲜性、抗菌性、高阻隔性等性能的研究和应用现状,并对纳米复合包装材料的安全性进行了分析评价。     

聚酰亚胺/无机纳米复合材料的制备、结构与性能

综述了国内外聚酰亚胺(PI)/无机纳米复合材料的最新研究进展,重点阐述PI/无机纳米复合材料的制备、结构、性能及应用,并展望了它的发展趋势。列举了几种常用无机纳米粉体的特性,介绍了PI/无机纳米复合材料的3种制备方法,即溶胶-凝胶法、插层复合法、直接分散法。     

热塑性聚氨酯弹性体/氢氧化铝纳米复合材料制备与性能

本研究以TPU为基体,纳米ATH作为主要改性剂,采用溶液-凝胶法制备ATH/聚醚分散体系,原位聚合法制备TPU/ATH纳米复合材料。研究结果表明：纳米粒子的添加量对预聚物的粘度及后续实验过程影响较大,因此纳米粒子的添加量不宜过高,实验选用的最大添加量为5%（质量分数）;纳米ATH的添加可使TPU的力学性能有明显的提高,在ATH质量分数为4%时,拉伸强度增幅为60%,而断裂伸长率随着纳米ATH添加量的增加,存在极大值现象,在ATH质量分数为3%时,断裂伸长率达到最大值645%。     

红外热反射涂层的研究进展

综述了红外热反射涂料的研究进展,分别介绍了喷涂红外热反射涂层及溶胶凝胶红外热反射涂层的特点及应用。重点阐述了纳米TiO2–SiO2复合红外热反射涂层对纤维隔热材料的改进。     

多壁碳纳米管/二氧化硅纳米复合材料的制备及其吸油性能

以羧化多壁碳纳米管为基体、纳米硅溶胶粒为增强相,通过一步液相共混方法制备多壁碳纳米管/二氧化硅纳米复合材料。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、电子扫描电镜（SEM）、热重（TGA）、孔结构分析（BET/BJH）对其进行了表征。以水中柴油为研究对象考察了该样品对水中柴油的吸附脱除效果,并与纳米二氧化硅胶粒、原生碳纳米管以及活性炭进行对比。结果表明：硅溶胶粒表面修饰后的多壁碳纳米管的聚团行为得以改善,而且材料具有微孔-介孔双孔道结构。对水中直馏柴油的去除率高达97.79%,并于1 h达到吸附平衡。整个吸附过程遵循准二级动力学模型,吸附体系的表观活化能为11.37 kJ·mol^-1,吸附等温线与Freundlich模型较为吻合,吸附效果明显强于其他3种吸附剂。     

氧化铋掺杂纳米二氧化锰/活性炭复合电极

首次应用机械振动研磨法在室温条件制备纳米活性炭电极材料,经过30 min研磨后,得到了粒度分布在30～50 nm之间的纳米活性炭（nm-AC）,研究表明,这种纳米活性炭的结晶性得到了明显增强和改善,且孔径分布更趋于合理。并用溶胶-凝胶方法合成了掺杂氧化铋的纳米二氧化锰（nm-Bi-MnO ₂）,将其与制备的纳米活性炭制成超级电容器所需的复合电极材料。与10%二氧化锰复合的纳米活性炭电极具有最佳的充放电性能,尤其是在掺杂氧化铋的情况下比电容能量达到308 F·g^-1,且随着电流增大没有显著的衰减。与此同时,用机械振动研磨法将二氧化锰与活性炭的混合物进行研磨改性,电化学分析表明,经机械振动研磨改性的二氧化锰的比电容相对较大,具有进一步提高电极材料性能的潜力。     

CL-20/开口多壁碳纳米管复合含能材料的制备与性能

以开口多壁碳纳米管(SMWNTs)为原料,六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)为填料,采用超声吸入法制备CL-20/SMWNTs纳米复合含能材料;利用TEM、DSC-TG、XRD对样品进行表征,并对其进行激光点火试验。结果表明,CL-20晶粒填充到SMWNTs内部,填充部位在SMWNTs的端口,呈颗粒状排列。与纯CL-20相比,CL-20/SMWNTs纳米复合含能材料的起始分解温度由原来的239.6℃降至229.6℃,分解峰温也由原来的221.4℃降至173.6℃。CL-20/SMWNTs纳米复合含能材料光敏感性强,激光能量50W时可将其点燃。     

咔唑及其衍生物在光电材料中的应用研究

综述了咔唑及其衍生物在有机非线性光学材料,有机电致发光材料,光折变材料及高分子纳米复合材料等光电材料中的制备和应用。