碳基纳米叠氮化铜复合含能材料研究

发布时间：2020-06-04 16:16

【摘要】：叠氮化铜是一种极限起爆药量低、输出能量大且绿色环保的含能材料,但极高的静电感度使其在实际应用中受到限制。针对叠氮化铜静电感度高这一特性,本文先将铜纳米线与具有优良导电性的碳材料(单壁碳纳米管、还原氧化石墨烯)复合,再进一步制备碳基叠氮化铜复合含能材料。主要研究内容与结论如下:(1)本文采用液相还原法制备了铜纳米线,通过SEM、TEM、XRD、EDS等分析手段,对铜纳米线的微观形貌和晶相结构进行了表征,结果表明铜纳米线的生长形貌主要与无水乙二胺(EDA)加入量有关。在氢氧化钠溶液为(200mL,15M)、硝酸铜溶液为(1OmL,0.1M)、水合肼为(25μL,35wt%)、EDA为1.5mL条件下,铜纳米线长径比最大,直径约为90-120nm,长度在40-50 μm之间。探究了铜纳米线生长机理,分析表明铜纳米线是由铜纳米颗粒逐渐生长而成;(2)将铜纳米线与单壁碳纳米管以不同比例混合制备铜纳米线/单壁碳纳米管复合材料,然后采用电泳沉积的方法将复合材料沉积在硅片上,对比不同配比条件下的复合效果,得到铜纳米线与单壁碳纳米管的最佳配比;通过气-固相叠氮化反应制备叠氮化铜/碳纳米管复合含能材料,XRD结果表明铜纳米线全部发生叠氮化反应,但反应产物主要为叠氮化亚铜,叠氮化铜含量较少;复合材料的DSC分析结果表明,放热反应峰温为192.2℃,放热量约为1044.3J/g;通过静电火花感度实验计算复合含能材料的50%静电发火能量为0.55mJ,表明分散在复合材料中的碳纳米管能够降低静电感度;(3)在合成铜纳米线过程中加入氧化石墨烯,以儿茶酸为还原剂将氧化石墨烯还原,制备铜纳米线/还原氧化石墨烯复合材料;采用电泳沉积的方法将复合材料沉积在硅片上,通过气-固相叠氮化反应制备叠氮化铜/还原氧化石墨烯复合含能材料,XRD结果表明铜全部转化为叠氮化铜;复合含能材料DSC分析结果表明,放热反应峰温为189.7℃,放热量约为1521.5J/g;通过静电火花感度实验计算还原氧化石墨烯含量为15%的复合含能材料的50%静电发火能量为0.92mJ,还原氧化石墨烯含量为25%的复合含能材料的50%静电发火能量为1.43mJ,表明增加复合材料中还原氧化石墨烯的含量更有利于降低叠氮化铜的静电感度。
【图文】：

用量,纳米线,线形,直径

２．３．１邋ＳＥＭ邋分析逡逑（１）逦ＥＤＡ加入量为０．５ｍＬ逡逑图２．１为ＥＤＡ用量为０．５ｍＬ时铜纳米线的ＳＥＭ图。由图２．１（Ａ）可知，，生成的铜逡逑纳米线直径较细，直径在１５０ｎｍ左右，长度较短，在３０－４０ｐｍ左右，由图２．１（Ｂ）可以逡逑看到纳米线一端有球形颗粒，表面较光滑。但生成的铜纳米线形貌不均匀。逡逑图２．１邋Ｅ；ＤＡ用量为０．５ｍＬ铜纳米线ＳＥＭ图逡逑（２）逦ＥＤＡ加入量为１．５ｍＬ逡逑图２．２为ＥＤＡ用量为１．５ｍＬ时铜纳米线的ＳＥＭ图。由图２．２（Ａ）可以看出，铜纳米逡逑线直径相对较粗，直径在２００ｎｍ左右，长度在６０，左右，由图２．２（Ｂ）可以观察到，纳逡逑米线表面有少量不规则刺状物质，有少量颗粒产生。但铜纳米线形貌相对均一。逡逑~枊p呭ｉｆ耀逡逑图２．２邋ＥＤＡ用量为１．５ｍＬ铜纳米线ＳＥＭ图逡逑９逡逑

加入量,用量,纳米线,线形

２．３．１邋ＳＥＭ邋分析逡逑（１）逦ＥＤＡ加入量为０．５ｍＬ逡逑图２．１为ＥＤＡ用量为０．５ｍＬ时铜纳米线的ＳＥＭ图。由图２．１（Ａ）可知，生成的铜逡逑纳米线直径较细，直径在１５０ｎｍ左右，长度较短，在３０－４０ｐｍ左右，由图２．１（Ｂ）可以逡逑看到纳米线一端有球形颗粒，表面较光滑。但生成的铜纳米线形貌不均匀。逡逑图２．１邋Ｅ；ＤＡ用量为０．５ｍＬ铜纳米线ＳＥＭ图逡逑（２）逦ＥＤＡ加入量为１．５ｍＬ逡逑图２．２为ＥＤＡ用量为１．５ｍＬ时铜纳米线的ＳＥＭ图。由图２．２（Ａ）可以看出，铜纳米逡逑线直径相对较粗，直径在２００ｎｍ左右，长度在６０，左右，由图２．２（Ｂ）可以观察到，纳逡逑米线表面有少量不规则刺状物质，有少量颗粒产生。但铜纳米线形貌相对均一。逡逑~枊p呭ｉｆ耀逡逑图２．２邋ＥＤＡ用量为１．５ｍＬ铜纳米线ＳＥＭ图逡逑９逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ560.1

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