銅鉛螯合物/介孔炭複合材料製備方法

2023-10-17 13:37:49

專利名稱：銅鉛螯合物/介孔炭複合材料製備方法
技術領域：
本發明屬於材料技術領域，具體涉及一種銅鉛螯合物/介孔炭複合材料製備方法。
背景技術：
芳香酸鹽主要應用於防腐材料、熱敏記錄材料、紙張染色材料和消炎藥物、固體推 進劑等領域。納米銅鉛螯合物由於粒徑小、晶體缺陷位多、能夠增大活性組分與有機介質接 觸面積、從而增強界面的催化效應。但是，納米銅鉛螯合物作為功能材料，添加使用時極易 發生再團聚形成大顆粒，再團聚的顆粒在藥柱成型過程中極易充當屈服點和應力集中點， 造成藥柱表面缺陷，從而影響藥柱的後序存放和綜合使用性能。近年來，研究者將芳香酸鹽和炭黑進行混合後使用，利用炭黑在有機介質中具有 良好的分散性來阻止芳香酸鹽的再團聚。李上文等報導了將炭黑和有機鉛鹽和有機銅混 合後應用於雙基推進劑，研究表明雙基推進劑燃速範圍變化且壓力指數有所降低。徐復銘 等研究了氧化鐵/碳複合燃速催化劑，研究結論表明所製備的氧化鐵/碳複合納米催化劑 對固體推進劑的燃速催化作用明顯優於普通氧化鐵的燃速催化作用。李裕等也製備了苯 二甲酸鉛-雷鎖辛酸銅-炭黑催化劑，結果表明雷鎖辛酸銅有助於高壓區形成平臺效應，苯 二甲酸鉛有助於低壓區形成平臺效應，炭黑對平臺效應區間大小基本沒有影響，但是能夠 顯著降低壓力指數。李疏芬等報導了利用富勒烯黑分別取代炭黑作為複合改性雙基推進劑 組分，通過計算球烯與NO體系相互作用的能量變化，研究了燃燒體系的催化作用及其機 理。結果表明富勒烯黑在提高雙基推進劑燃速和增大平臺效應範圍等方面有更顯著的作 用。李鳳生等製備了高氯酸銨/碳納米管、氧化鎳/分叉碳納米管、納米氧化鐵/碳納米管 等複合燃速催化劑，系統研究其催化燃燒性能，發現分叉碳納米管相對於直管碳納米管更 適合用於納米燃速催化劑的載體。胡潤芝等研究了碳納米管對高能固體推進劑的燃燒性 能，發現碳納米管提高了推進劑燃速，在高壓下燃燒催化效果更好，但導致壓強指數急劇增 大，碳納米管在中低壓範圍內可有效降低壓強指數。綜上所述，炭黑對雙基推進劑燃速和平臺效應區間的大小基本沒有影響，降低壓 力指數的效果顯著。主要是由於炭黑的比表面積和孔容相對較小，微觀孔道不發達，簡單混 合後使用時仍不達到預期的要求。富勒烯提高固體推進劑燃燒明顯，但在降低壓力指數方 面的效果不明顯。碳納米管對提高固體推進劑燃燒很明顯，在降低壓力指數方面有報導稱 能將壓力指數降低，也有報導稱納米碳管對壓力指數降低作用不明顯。另外，富勒烯或納米 碳管本身成本太高，不易形成規模生產。

發明內容
本發明的所要解決的技術問題是提供一種再分散性能好，不易發生二次團聚的銅 鉛螯合物/介孔炭複合材料製備方法。解決上述問題，本發明所述的一種銅鉛螯合物/介孔炭複合材料的製備方法，其步驟包括配製Cu2+Tb2+ (摩爾比)=1 1的銅鹽和鉛鹽的混合溶液A ；將芳香酸溶於氫氧化 鈉溶液，配製成芳香酸鈉水溶液B，芳香酸與Cu2+或1 2+的摩爾比為2 1 ；將介孔炭材料置 於芳香酸鈉的水溶液B，充分攪拌後得到混合溶液C，介孔炭的固含量為40 100% ；在攪拌 條件下，將C加入到A溶液中反應，反應溫度為2(T80°C，反應完畢後靜置保溫1-10小時，經 洗滌、過濾、7(T95°C乾燥後得到銅鉛螯合物/介孔炭複合材料。
反應過程如下
本發明是將介孔炭作為納米燃速催化劑的載體，在製備過程中，以原位生長將銅鉛螯 合物負載於介孔炭載體孔道內部，利用介孔炭特有的微觀結構來阻隔納米銅鉛螯合物的團 聚。同時，介孔炭基質與雙基推進劑有機基質具有良好互容性，這樣的複合形式將有助於增 強燃速催化劑與雙基推進劑燃面上的界面催化效應，從而使納米銅鉛螯合物的平臺效應和 麥撒效應更加明顯。作為優選的技術方案，混合溶液A中，銅鹽和鉛鹽的濃度為0. rimol/L ；芳香酸 鈉水溶液B的濃度為0. 2 2mol/L。所述的芳香酸是已二酸、鞣酸、鄰苯二甲酸、鄰氨基苯甲 酸、水楊酸、雷鎖辛酸。所述的銅鹽是硫酸銅、氯化銅、硝酸銅、醋酸銅。所述的鉛鹽是硫酸 鉛、氯化鉛、硝酸鉛、醋酸鉛。介孔炭材料的比表面積為5(T2000 m2/g，孔容為0. ΟΓ . 0 cm3/ g，孔徑分布為Γ50 nm。採用本發明所述的技術方製備得到銅鉛螯合物/介孔炭複合材料，具有分散性能 好，不易二次團聚的優點，將對相關下遊產品的品質將很大提升，有助於增強相關產品的競爭力。


圖1為實施例1銅鉛螯合物圖2為實施例1銅鉛螯合物圖3為實施例1銅鉛螯合物
介孔炭複合材料的TEM。
炭複合材料的N2吸附-脫附等溫線。
炭複合材料的電子衍射圖。
具體實施方式

實施例1
配製0. 5mol/L硝酸銅和0. 5mol/L硝酸鉛混合溶液，配製lmol/L的雷鎖辛酸鈉水溶 液。稱取40g的介孔炭(介孔炭材料的比表面積為5(T2000 m2/g，孔容為0.0廣1.0 cm3/g, 孔徑分布為廣50 nm)置於IL芳香酸鈉的水溶液，介孔炭的固含量為40g/L充分攪拌混合 均勻。在攪拌條件下，將介孔炭和芳香酸鈉混合液加入到IL鉛鹽和銅鹽混合液中反應，反 應溫度為60°C，反應物添加完畢後，靜置保溫為2小時，經洗滌、過濾，在75°C乾燥，得到銅 鉛螯合物/介孔炭複合材料。銅鉛螯合物/炭複合材料的銅鉛螯合物晶粒尺寸小於lOOnm， 其比表面積為120 m2/g。將硝化棉NC(11.9%N )，硝化甘油(NG)，銅鉛螯合物/介孔炭 (CuPbRes/C)，配比按照(NC+NG) (CuPbRes/C) = 5:l(mol/mol)稱取硝化棉、硝化甘油、銅鉛螯合物/介孔炭進行熱分解實驗，分解溫度比純組分分解峰溫度降低約6°C，分解熱增加 了四％。實施例2
配製lmol/L氯化銅和lmol/L氯化鉛混合溶液，配製2mol/L的水楊酸鈉水溶液。稱取 80g的介孔炭(介孔炭材料的比表面積為5(T2000 m2/g，孔容為0.0廣1.0 Cm3/g，孔徑分布 為廣50 nm)置於IL芳香酸鈉的水溶液，介孔炭的固含量為80g/L充分攪拌混合均勻。在 攪拌條件下，將介孔炭和芳香酸鈉混合液加入到IL鉛鹽和銅鹽混合液中反應，反應溫度為 50°C，反應物添加完畢後，靜置保溫為2小時，經洗滌、過濾，在75°C乾燥，得到銅鉛螯合物 /炭複合材料，銅鉛螯合物/炭複合材料的銅鉛螯合物晶粒尺寸小於lOOnm，其比表面積為 130 m2/g。將硝化棉NC(11.9%N )，硝化甘油(NG)，銅鉛螯合物/介孔炭(CuPbRes/C)，配比 按照(NC+NG) (CuPbRes/C) = 5:1 (mol/mol)稱取硝化棉、硝化甘油、銅鉛螯合物/介孔炭 進行熱分解實驗，其分解溫度比純組分分解峰溫度降低約6°C，分解熱增加了 28%。實施例3
配製1. 5mol/L硫酸銅和1. 5mol/L硫酸鉛混合溶液，配製3mol/L的鄰氨基苯甲酸鈉 溶液。稱取IOOg介孔炭(介孔炭材料的比表面積為5(T2000 m2/g，孔容為0.0廣1.0 cm3/ g，孔徑分布為廣50 nm)材料置於IL芳香酸鈉的水溶液，介孔炭的固含量為100g/L，充分 攪拌混合均勻。在攪拌條件下，將介孔炭和芳香酸鈉混合液加入到IL鉛鹽和銅鹽混合液 中反應，反應溫度為50°C，反應物添加完畢後，靜置保溫為1小時，經洗滌、過濾，在80°C幹 燥，得到銅鉛螯合物/炭複合材料，銅鉛螯合物/炭複合材料的銅鉛螯合物晶粒尺寸小於 lOOnm，其比表面積為140 m2/g。將硝化棉NC(11.9%N )，硝化甘油(NG)，銅鉛螯合物/介孔 炭(CuPbRes/C)，配比按照(NC+NG) (CuPbRes/C) = 5:1 (mol/mol)稱取硝化棉、硝化甘油、 銅鉛螯合物/介孔炭進行熱分解實驗，分解溫度比純組分分解峰溫度降低約6°C，分解熱增 加了 30%。實施例4
配製0. lmol/L醋酸銅和0. lmol/L醋酸鉛混合溶液，配製0. 2mol/L的鄰苯二甲酸鈉溶 液。稱取80g的介孔炭(介孔炭材料的比表面積為5(T2000 m2/g，孔容為0.0廣1.0 cm3/g, 孔徑分布為廣50 nm)置於IL芳香酸鈉的水溶液，介孔炭的固含量為80g/L充分攪拌混合 均勻。在攪拌條件下，將介孔炭和芳香酸鈉混合液加入到IL鉛鹽和銅鹽混合液中反應，反 應溫度為20°C，反應物添加完畢後，靜置保溫為10小時，經洗滌、過濾，在95°C乾燥，得到銅 鉛螯合物/炭複合材料。實施例5
配製0. 8mol/L醋酸銅和0. 8mol/L醋酸鉛混合溶液，配製1. 6mol/L的鞣酸鈉水溶液。 稱取80g介孔炭(介孔炭材料的比表面積為5(T2000 m2/g，孔容為0.0廣1.0 Cm3/g，孔徑分 布為廣50 nm)置於IL芳香酸鈉的水溶液，介孔炭的固含量為80g/L，充分攪拌混合均勻。 在攪拌條件下，將介孔炭和芳香酸鈉混合液加入到IL鉛鹽和銅鹽混合液中反應，反應溫度 為80°C，反應物添加完畢後，靜置保溫為1小時，經洗滌、過濾，在70°C乾燥，得到銅鉛螯合 物/炭複合材料。
權利要求
1.一種銅鉛螯合物/介孔炭複合材料的製備方法，其特徵在於步驟包括配製 Cu2+:Pb2+ (摩爾比)=1 1的銅鹽和鉛鹽的混合溶液A ；將芳香酸溶於氫氧化鈉溶液，配製成 芳香酸鈉水溶液B，芳香酸與Cu2+或1 2+的摩爾比為2 1 ；將介孔炭材料置於芳香酸鈉的水 溶液B，充分攪拌後得到混合溶液C，介孔炭的固含量為40 100g/L ；在攪拌條件下，將C 加入到A溶液中反應，反應溫度為2(T80°C，反應完畢後靜置保溫1-10小時，經洗滌、過濾、 7(T95°C乾燥後得到銅鉛螯合物/介孔炭複合材料。
2.根據權利要求1的述的銅鉛螯合物/介孔炭複合材料的製備方法，其特徵在於混 合溶液A中，銅鹽和鉛鹽的濃度為0. rimol/L ；芳香酸鈉水溶液B的濃度為0. 2 2mol/L。
3.根據權利要求1或2所述的銅鉛螯合物/介孔炭複合材料的製備方法，其特徵在於 所述的芳香酸是鞣酸、鄰苯二甲酸、鄰氨基苯甲酸、水楊酸、雷鎖辛酸。
4.根據權利要求1或2所述的銅鉛螯合物/介孔炭複合材料的製備方法，其特徵在於 所述的銅鹽是硫酸銅、氯化銅、硝酸銅、醋酸銅。
5.根據權利要求1或2所述的銅鉛螯合物/介孔炭複合材料的製備方法，其特徵在於 所述的鉛鹽是硫酸鉛、氯化鉛、硝酸鉛、醋酸鉛。
6.根據權利要求1所述的銅鉛螯合物/介孔炭複合材料的製備方法，其特徵在於介 孔炭材料的比表面積為50 2000 m2/g，孔容為0.0廣1.0 Cm3/g，孔徑分布為廣50 nm。
全文摘要
本發明公開了一種銅鉛螯合物/介孔炭複合材料的製備方法，其步驟包括配製Cu2+:Pb2+(摩爾比)=11的銅鹽和鉛鹽的混合溶液A；將芳香酸溶於氫氧化鈉溶液，配製成芳香酸鈉水溶液B，芳香酸與Cu2+或Pb2+的摩爾比為2:1；將介孔炭材料置於芳香酸鈉的水溶液B，充分攪拌後得到混合溶液C，介孔炭的固含量為40～100g/L；在攪拌條件下，將C加入到A溶液中反應，反應溫度為20~80℃，反應完畢後靜置保溫1-10小時，經洗滌、過濾、70~95℃乾燥後得到銅鉛螯合物/介孔炭複合材料。採用本發明所述的技術方製備得到銅鉛螯合物/介孔炭複合材料，具有分散性能好，不易二次團聚的優點。
文檔編號B01J32/00GK102059142SQ201010561348
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月27日 優先權日2010年11月27日
發明者李裕, 柳來栓, 董秀芳 申請人:中北大學