[发明专利]一种三氢化铝表面包覆改性方法

说明书

技术领域

本发明属于含能材料领域，更具体地，涉及一种对三氢化铝进行表面包覆改性使之稳定化的方法。

背景技术

三氢化铝以其极高的燃烧热和理论比冲、密度小、环境友好等优点，被认为极具有潜力成为新一代固体火箭推进剂中的主要含能材料。根据合成条件不同，三氢化铝存在α、α’、β、γ等晶相，其中α相最稳定，其他的相在100℃左右都会转化为α相。α-三氢化铝具有极高的机械感度，容易发生爆炸，在推进剂制药和运输存储过程中存在着极大的安全隐患。

自从20世纪70年代，纯相α-三氢化铝被首次制备出来，就一直伴随着其稳定化方法的研究。目前α-三氢化铝的稳定化方法大多是基于液相合成的方法，主要包括表面钝化法、表面包覆法、体相掺杂法等。虽然这些方法能够在一定程度上增加α-三氢化铝的热稳定性，但存在着体相氢含量降低、表面包覆层不致密等问题，仍无法使其满足推进剂安全制药和运输存储的要求。因此，在α-三氢化铝的稳定化领域还存在着很大的技术需求。

原子层沉积技术是一种膜生长技术，能够以原子层的精度来沉积均匀厚度的膜，专利申请号为200780050199.7的中国专利公开了一种原子沉积技术，在平面基板上沉积得到纳米厚度的薄膜，该原子层沉积技术适用在平面上沉积，在曲面或者超细颗粒粉末上采用该技术往往使沉积厚度不均匀，无法应用。

申请号为201310364445.3中国专利公开了一种包覆超细粉体的原子层沉积方法与装置，该方法在前驱体的吸附过程中引入了流化气，利用流化气吹散粉体，使粉体充分分散均匀，从而有效提高了粉体包覆率和沉积均匀性，利用该装置对三氢化铝进行表面包覆改性使之稳定化成为可能。但是，由于三氢化铝对温度极为敏感，并且具有极高的机械感度，而进行原子层沉积反应需要通入气体对粉体进行分散，气体压力不合适，会造成三氢化铝粉体与反应腔碰撞，而产生爆炸，且原子层沉积需要在合适的温度进行，以保证沉积反应的效率和效果，反应温度不恰当，还会造成三氢化铝的分解，而发生爆炸或者使氢含量流失。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种三氢化铝表面包覆改性方法，采用原子沉积技术对三氢化铝表面包覆一层纳米厚度或者亚微米厚度的金属氧化物或者金属，使之稳定化，由此解决三氢化铝热稳定性不足、易分解而发生爆炸的问题，或者采用其他表面改性方法致使氢含量下降的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种三氢化铝表面包覆改性方法，采用原子层沉积技术在超细三氢化铝粉末表面沉积纳米厚度的金属氧化物或金属物质将其包覆，以提高三氢化铝粉末热稳定性，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将三氢化铝粉体放入腔体内，具体为，将三氢化铝粉体平铺在粉体夹持器的滤网上，然后将粉体夹持器放入原子层沉积反应器的腔体内，盖好腔体，保证腔体洁净，并抽真空；

S2：加热腔体，具体为，加热腔体使腔体内用于对粉体进行预分散的流化区域温度达到设定温度且均匀稳定，在加热过程中不断通入流化气，使三氢化铝预分散；

S3：原子层沉积反应，具体为，当腔体内的温度达到50～130℃时，开始原子层沉积反应，温度的选定对于高效率在三氢化铝粉体表面进行原子沉积反应至关重要，温度的选定如果适宜，可以在三氢化铝不分解且保证其氢含量不损失的前提下，快速高效的进行沉积反应，一次原子层沉积反应包含以下子步骤：

(a)向腔体通入第一种前驱体，使其与三氢化铝粉体表面的化学基团发生反应；

(b)通入载气清洗管路，清除腔体中剩余的第一前驱体和反应副产物；

(c)向腔体通入第二种前驱体，使其与吸附在三氢化铝粉体表面的第一种前驱体的外露基团发生反应；

(d)通入载气清洗管路，清除腔体中剩余的第二种前驱体和反应副产物；

完成一次原子层沉积反应，实现金属氧化物或金属物质在粉体表面的一次沉积，沉积厚度增长一次。

S4：重复多次原子层沉积反应，具体为，重复步骤S3，实现所述原子层沉积反应循环进行，粉体表面沉积厚度不断增长，通过控制沉积反应循环的次数从而控制在三氢化铝粉体表面沉积的金属氧化物或金属的厚度。

进一步的，所述步骤S1中一次放置于粉体夹持器的滤网的三氢化铝质量为0.05～5.00克，并且粉体累积高度不超过粉体夹持器流化区域的1/10为宜，三氢化铝粉体太少，会导致反应前驱体的浪费，三氢化铝粉体太多则会导致粉体表面包覆不完全，影响热稳定性，所述腔体抽真空至腔体内部压力不大于1Pa。