纳米Fe粒子包覆微米Al复合材料的制备与表征.pdfVIP

助 能 材 料 纳米Fe粒子包覆微米Al复合材料的制备与表征。 王 毅，，姜 炜t，张先锋2，程志鹏1，安崇伟1，郭效德1，李风生1 (1．南京理工大学国家特种超细粉体工程技术研究中心，江苏南京210094l 2．南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094) 摘要：采用置换法，通过在溶液中引入F一离子，实 2实验 现了弱酸性条件下Fe纳米柱子在微米Al粉表面定 量、快速地化学沉积，制备出具有核壳结构的Fe／Al微2．1试剂及仪器 纳米复合粒子。将该复合粒子中的AI核用盐酸溶蚀 原料Al粉(d靳=5．49Fro，99％)l 后得到由纳米Fe粒子组成的空心球壳。利用SEM、 EDS、XRD、BET和TG／DsC对产物进行了相应地表 征，结果表明，微米Al棱表面被一层粒径约为30～子水。 60rim的Fe纳米粒子致密包覆，FelAI复合粉体的比 表面积达到II．993mz／g较包覆前的1．082mz／g增加 了11倍，且Fe／Al微纳米复合粉体与02反应的活性 明显高于原料Al粉。 热分析仪(TG／DSC)． 关键词：复合材料；表面包覆；置换法：Al粉；纳米FeZ．2实验方法 粒子 中图分类号：TB331 文献标识码：A AI 文章编号：1001-9731(2008)11-1900-03粉加人上述混合溶液中(控制Fe的质量分数约为 3％)，超声分散后快速搅拌，并升温至30℃。加入一 1 引 言 近年来，微纳米复合材料的制备以及微米金属粉 至体系的移取液不能使铜铁试剂变色为止．将所得到 的改性研究引起了材料科学界的普遍重视r1~扣．作为 的产物用高强磁铁分离，洗涤、干燥后得到Fe／Al微纳 一种可燃剂，球形微米Al粉具有很高的燃烧热和体积 米复合粉体。 热值，因此被广泛应用于多种含能材料的制造，如固体 将一定量洗涤后未干燥的Fe／AI微纳米复合粉体 火箭推进剂、高能炸药及烟火、火工药荆等“一‘】。然 放入30ml去离子水中，超声分散后引入10ml浓盐酸， 而，由于存在粒度大、燃烧不充分、燃烧产物熔(沸)点 待反应至无大量气泡生成后，快速将产物分离、洗涤， 高和易烧结等因素，微米Al粉的应用受到很大程度的 再以上述工艺进行溶蚀(酸浓度需逐渐减小)，直到体 限制，其潜在高热值无法充分利用．国内外研究表 系无气体生成为止。将该产物洗涤至中性，分离、干燥 明【7．8]，对微米级Al粉进行表面包覆处理是促进Al粒后得到由纳米Fe粒子组成的敞口空心球壳。 子点火、改善燃烧效率、减小产物结块行之有效的方 3结果与讨论 法。目前，以金属粒子包覆Al粉常采用化学镀 3．1 法[口~1¨．然而。化学镀液pH值较高．容易对Al粉造 F一离子的作用机制 成严重腐蚀。因此，能在近中性的水溶液中实现纳米 还原性较强的Al粉与一些氧化性较强的金属离 金属粒子对微米Al粉的包覆具有重要的意义。 子发生置换反应在理论上是可行的，但Al粉表面通常 本文在弱酸性环境中，利用置换还原法在短时间 有一层Al：03膜，这层氧化膜的物理结构十分致密且 内将纳米Fe粒子致密地包覆在微米Al颗粒的表面，化学稳定性很高，会阻碍置换反应的发生．一般要在强 制备出核壳结构的Fe／Al微纳米复合粒子，在很大程酸或强碱条件下才能去除。 度上既提高了纳米Fe粒子的分散性，还能提高微米 (1) Al粉的热反应活性．