【摘 要】
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由于核壳结构材料不但能做到材料的可控调节,还能防止芯材不与外部的氧气和水发生化学反应,解决纳米粒子的团聚等问题,而且由于不同性质的固体颗粒之间接触面增大,这种结构的
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由于核壳结构材料不但能做到材料的可控调节,还能防止芯材不与外部的氧气和水发生化学反应,解决纳米粒子的团聚等问题,而且由于不同性质的固体颗粒之间接触面增大,这种结构的粒子可以展现单一纳米粒子或简单机械混合所不能达到的性能,在含能材料中运用核壳构造应有良好的应用远景。本研究采取两种简单普适的方式,分别在液相中制备了AP/Co-MOF核壳型纳米复合材料和AP/Fe/Al多层核壳型纳米复合材料。首先,利用液相沉积法,在0℃下以高氯酸铵为模板原位合成纳米Co-MOF催化剂,顺利合成出以高氯酸铵粒子为核、纳米Co-MOF为壳的核壳型纳米复合含能原料。纳米Co-MOF有它独特的优势,如高的孔隙度和大的比表面积。由于Co-MOF纳米催化剂的存在,不同比例的Co-MOF/AP纳米复合材料对AP热分化都展现了很高的自催化性能。其中,质量比为Co-MOF:AP=4:100的Co-MOF/AP纳米复合材料表现出最佳的自催化性能:可将AP的分解峰从410℃降低到341℃;放热量从584 J/g增加到1142.1 J/g;活化能从154.0 kJ/mol降低到134.6 kJ/mol。继续利用核壳结构的优势,以微米铝粉为基底,根据异质形核的原理,采用置换反应和改变溶解度晶体析出的方法,制备了一种以微米Al为核,纳米Fe为内壳,AP为外壳的多层核壳型复合材料。这种AP/Fe/Al多层核壳型纳米复合含能粒子也展现出了很好的催化AP热分解的特性:AP的高温分化峰从451℃降低到346℃,无低温分解峰出现,放热量从588J/g增加到1137J/g,且放热更集中。
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