专利摘要

本发明涉及纳米复合材料GO‑MgWO4的制备方法及其应用。所涉及的制备方法包括：将pH为3～5的MgWO4纳米颗粒悬浮液与GO溶液混匀、沉淀，所得沉淀物为GO‑MgWO4纳米复合材料。所涉及的应用之一是方法制备的GO‑MgWO4作为含能材料RDX热分解催化剂的应用。所涉及的应用之二是提供上述方法制备的GO‑MgWO4作为含能材料HMX热分解催化剂的应用。本发明制得的纳米复合材料GO‑MgWO4充分发挥了两者的协同催化效应，对含能材料RDX、HMX热分解的催化效果优于单组分的MgWO4和GO，有望作为固体推进剂的燃烧催化剂，实现固体推进剂的快速稳态燃烧。

权利要求

1.一种纳米复合材料GO-MgWO4的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将pH为3～5的纳米MgWO4纳米颗粒悬浮液与GO溶液混匀、沉淀，所得沉淀物为GO-MgWO4纳米复合材料，所述MgWO4纳米颗粒的粒径为20～30nm。

2.如权利要求1所述的纳米复合材料GO-MgWO4的制备方法，其特征在于，MgWO4与GO的质量比为9:1。

3.权利要求1所述方法制备的GO-MgWO4作为含能材料RDX热分解催化剂的应用。

4.权利要求1所述方法制备的GO-MgWO4作为含能材料HMX热分解催化剂的应用。

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，特别涉及一种用于固体推进剂的新型燃烧催化剂GO-MgWO4的制备和用途。

背景技术

推进剂是军事和航天技术的重要研究领域。目前固体推进剂向着高能、钝感、低特征信号、环保等方向发展。RDX和HMX是固体推进剂中最常见到的氧化剂，它们的热分解性能对推进剂燃烧行为起着关键作用：二者的热分解温度和表观活化能越低，推进剂的点火滞后时间越短，燃烧速率越高[5-8]。过去, 研究者们一直致力于开发单一金属氧化物(如Fe2O3,CuO,NiO和Co3O4等) 作为燃烧催化剂。但两种或两种以上不同金属的复合氧化物做催化剂，不同金属氧化物的性能互补，将产生“协同效应”，可产生更好的催化效果。国内外相继出现了CuFe2O4、Bi2WO6等纳米金属复合氧化物作为燃烧催化剂的文献报道，研究发现其效果不但优于单一金属氧化物的催化剂，也比两种催化剂的简单混合的效果有明显的提高。

MgWO4作为一种最简单的黑钨矿复合金属氧化物，具有良好的化学稳定性，由于其潜在的催化应用价值，近年来受到越来越多的科研工作者的青睐。特别是Mg作为轻质元素，分子量很小，用于固体推进剂的燃烧催化剂时容易分解排出，避免沉积在发动机里影响推进剂的燃烧，明显改善弹道性能。发明人实验组设计合成出MgWO4纳米颗粒，然而，由于纳米粒子极小的尺寸和相对较高的表面能，在实际使用中不可避免地存在团聚的问题，从而使其催化性能大大降低。因此如何分散这些纳米材料，充分发挥其优良的催化性能成为一大难题。

发明内容

本发明的目的之一是提供上述纳米复合材料GO-MgWO4的制备方法。

本发明的制备方法包括：将pH为3～5的纳米MgWO4纳米颗粒悬浮液与 GO溶液混匀、沉淀，所得沉淀物为GO-MgWO4纳米复合材料。

进一步，本发明的制备方法中MgWO4与GO的质量比为9:1。

进一步，MgWO4纳米颗粒的粒径为20～30nm。

本发明的目的之二是提供上述方法制备的GO-MgWO4作为含能材料 RDX热分解催化剂的应用。

本发明的目的之三是提供上述方法制备的GO-MgWO4作为含能材料 HMX热分解催化剂的应用。

与现有技术相比，本发明的优点与积极效果如下：

(1)上述制得的纳米复合材料GO-MgWO4中，约20nm的MgWO4均匀负载在GO超薄层表面，极大地抑制了纳米粒子的团聚，增大了比表面积，充分发挥了两者的协同催化效应。

(2)本发明合成方法简单、有效，且对环境良好、易于工业化生产；本发明合成得到的GO-MgWO4是一类新型催化剂，对含能材料RDX、HMX热分解的催化效果优于单组分的MgWO4和GO，有望作为固体推进剂的燃烧催化剂，实现固体推进剂的快速稳态燃烧。

附图说明

图1为实施例1的MgWO4和GO-MgWO4的XRD曲线图；

图2为实施例1的MgWO4(a)和GO-MgWO4(b)的SEM图；

图3为实施例1的MgWO4和GO-MgWO4的FT-IR曲线图；

图4为实施例2的在不同催化剂存在下RDX热分解的DSC曲线图；

图5为实施例3的在不同催化剂存在下HMX热分解的DSC曲线图。

具体实施方式

氧化石墨烯(Graphene Oxide,简称GO)是石墨烯的一类衍生物，结构与石墨烯相同，但是在二维基面和边缘存在大量的官能团，如羧基、羟基、环氧基等，表面的羟基和酚式羧基基团使得其带负电荷，因而更易于通过非共价键与纳米粒子复合；另一方面，二维GO薄层具有很好的弹性、延展性和比表面，特别适合负载纳米粒子，从而抑制了纳米粒子的团聚；而且，GO的超薄导电层结构非常有利于电子和物质的传输通过。由此可见，制备GO负载纳米复合材料能够大大提高纳米粒子原有的催化活性。

本发明的制备方法中GO带负电，MgWO4不溶于酸碱，引入H+使MgWO4带正电，由于静电力作用，带负电的GO负载于带正电MgWO4表面，形成纳米复合材料GO-MgWO4。

以下是发明人提供的具体实施例，以对本发明的技术方案作进一步解释说明。

实施例1：

(1)将1.2mmol Na2WO4·2H2O和1.2mmol Mg(NO3)2·6H2O分别溶于40 mL乙二醇中，剧烈搅拌均匀后，用0.5mol/L NaOH调节溶液pH值为9，然后将混合液转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，250℃水热反应24h，沉淀产物经乙醇洗涤、干燥得到MgWO4纳米颗粒；

(2)将GO超声分散于去离子水中，浓度为1mg mL-1；

(3)取0.27g MgWO4MgWO4纳米颗粒的粒径为20～30nm。

同样超声分散于去离子水中30min；

(4)配置0.1M HCl，滴入(3)中悬浮液，调节其pH＝3.5；

(5)取30mL(2)中制得的GO溶液，加入到(4)中H+改性过的MgWO4悬浮液中，继续超声2h使其混合分散均匀；

(6)经过沉淀、过滤、洗涤、干燥，即得纳米复合材料GO-MgWO4。

图1为本发明GO-MgWO4的XRD图谱，结果表明：GO-MgWO4的XRD 曲线较纯MgWO4(JCPDS 27-0789)并无明显变化，说明GO的石墨层被剥离成单层或多层超薄片，且MgWO4已嵌入到GO薄片中。

图2为本发明GO-MgWO4的SEM(a,b)图，结果表明：MgWO4为约20nm 颗粒，GO呈2-3nm的透明超薄层，MgWO4均匀分散在GO表面，极大地抑制了纳米粒子的团聚，增大了比表面积。

图3为本发明GO-MgWO4的IR图谱，结果表明：GO-MgWO4的红外曲线图中既出现了1000～1800归属于GO的特征峰，又有位于400～900cm-1归属于MgWO4的特征峰。

实施例2：

由实施例1方法合成得到的纳米复合材料GO-MgWO4，与RDX以1：4 的质量比均匀混合，在升温速率10℃条件下进行DSC测定，得到图4所示结果，纯RDX分解峰温分别为242.9℃，表观放热量为797J g-1，添加GO、 MgWO4和GO-MgWO4后，RDX的分解峰温分别降低了17.1℃、1.7℃和 23.7℃；放热量分别升高到978J g-1、832J g-1和1039J g-1。无论是降低RDX 的最高分解温度，还是增大表观放热量方面，GO-MgWO4都显示出比GO、 MgWO4更高的催化活性。

实施例3：

由实施例1方法合成得到的纳米复合材料GO-MgWO4，与HMX以1：4 的质量比均匀混合，在升温速率10℃条件下进行DSC测定，得到图5所示结果，纯HMX分解峰温分别为283.4℃，表观放热量为851J g-1，添加GO、 MgWO4和GO-MgWO4后，HMX的分解峰温分别降低了0.7℃、6.4℃和34.5℃，放热量分别为895J g-1、913J g-1和1346J g-1。相比于GO、MgWO4，GO-MgWO4使HMX热分解温度降低最多，表观放热量也提高最大，催化效果最突出。

纳米复合材料GO-MgWO4的制备方法及应用专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

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