纳米铝粉因具有较高的能量密度、高放热量、成本廉价,来源广泛等优点应用于推进剂中以及铝-水制氢中。添加一定量的纳米铝粉于推进剂中,能显著提高燃烧速率和比冲。由于纳米铝粉较小的粒径和较大的比表面能,导致纳米铝粉在空气中极易与氧气反应,表面被氧化生成致密氧化层,导致活性铝含量降低。氧化层的厚度限制了推进剂中燃速的进一步提高,同时也增加了铝-水制氢过程中反应的诱导时间。因此为了维持纳米铝粉的高活性,需要对纳米铝粉进行表面包覆,维持纳米铝粉的高活性。本文选用聚乙二醇(PEG)和F-C表面活性剂对纳米铝粉进行包覆,其中聚乙二醇采用低温沉降的方法进行包覆,F-C表面活性剂采用物理混合的方法进行,分别制备得到PEG/n-Al复合颗粒和F-C/n-Al复合颗粒,通过形貌结构表征等表征手段分析PEG/n-Al复合颗粒和F-C/n-Al复合颗粒的包覆机理,并评估了PEG/n-Al复合颗粒和F-C/n-Al复合颗粒应用于推进剂和铝-水制氢的可能性。具体研究内容如下:(1)通过低温重结晶沉积的方法制备得到PEG/n-Al复合颗粒,PEG结晶以n-Al为晶核在n-Al表面结晶,结晶厚度约为4-5 nm,随着PEG浓度的增大,PEG的结晶厚度并不会随之增大。当PEG浓度为0.05%时,溶液中所有的PEG恰好完全结晶在n-Al表面,当PEG浓度大于0.05%时,PEG除了结晶n-Al表面还会在溶液中单独结晶。(2)采用物理混合的方法制备得到F-C/n-Al复合颗粒,复合颗粒的F-C表面活性剂包覆层厚随包覆剂含量增大而增大。增大F-C表面活性剂的浓度,包覆层的厚度也随之增加。热分析结果显示,F-C/n-Al复合颗粒的放热量均大于PEG/n-Al复合颗粒。(3)通过燃烧性能、相容性测试和老化试验测试评估制备所得到的PEG/n-Al复合颗粒和F-C/n-Al复合颗粒在推进剂中的应用潜能。实验结果表明,与纯n-Al相比,PEG/n-Al复合颗粒和F-C/n-Al复合颗粒都具有较好的燃烧性能,PEG/n-Al复合颗粒具有较短的点火延迟时间,而F-C/n-Al复合颗粒具有较大的燃速;两者都具有较好的稳定性,PEG/n-Al复合颗粒在环境条件下存储60天活性铝含量仅降低1.02%。(4)通过产氢量和产氢速率测试PEG/n-Al复合颗粒应用于铝-水制氢的潜能。实验结果表明,PEG/n-Al复合颗粒和空气钝化后的纯n-Al相比有相当的产氢速率,但PEG/n-Al复合颗粒的产氢量大于空气钝化后的纯n-Al。综上所述,PEG/n-Al复合颗粒和F-C/n-Al复合颗粒都能较好的避免n-Al的氧化,维持了n-Al的高活性,当两种颗粒应用于推进剂中时,F-C/n-Al复合颗粒具有更好的燃烧性能。