[发明专利]一种亚纳米氧化铈/铁酸铋/rGO复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种亚纳米氧化铈/铁酸铋/rGO复合物及其制备方法和应用，该复合物为CeO₂/BiFeO₃/rGO，其中的CeO₂/BiFeO₃复合物负载在rGO上，其中，CeO₂/BiFeO₃复合物的颗粒尺寸为10nm以下。将硝酸铈、硝酸铁和硝酸铋加入氧化石墨烯溶液中，然后加入KOH水溶液，搅拌混合均匀，然后进行水热反应，得亚纳米氧化铈/铁酸铋/rGO复合物。本发明所述CeO₂/BiFeO₃/rGO复合物可降低推进剂组分的感度，构建的CeO₂/BiFeO₃复合物可显著提高推进剂主要组分的分解效率。

技术领域

本发明应用于固体推进剂用燃烧催化剂领域，具体涉及一种亚纳米尺寸的CeO₂/BiFeO₃/rGO复合物及其制备方法和应用。

背景技术

固体推进剂用燃烧催化剂是一种用于调节推进剂燃烧性能的重要添加剂，能有效调节推进剂燃速，改善推进剂点火性能以及提高推进剂的燃烧稳定性。研究表明，催化剂的尺寸是影响其性能的关键因素。纳米尺度的催化剂具备高比表面积，能暴露更多的反应活性位点，进而提高推进剂组分的催化分解效率。

石墨烯具备优异的力学，光学及热传导性能，使其在固体推进剂领域受到广泛关注。石墨烯除可以调节推进剂燃速外，还可以降低推进剂的摩擦感度、静电火花感度及撞击感度等。除此之外，石墨烯具备超大比表面积，可作为一种优良的催化剂载体。过渡金属氧化物是较常使用的固体推进剂用燃烧催化剂。钙钛矿型铁酸铋在铁电、传感、光催化领域应用较多，然而在固体推进剂领域鲜有报道。目前报道的铁酸铋合成方法众多，所得产物颗粒尺寸达到微米级别。且在合成铁酸铋石墨烯复合物的方法中，较多的是先将铁酸铋制备出来，然后与石墨烯复合，这样所得复合物中铁酸铋颗粒的分散性及结构稳定性较差。而原位生长法制备铁酸铋石墨烯复合材料过程中，所得铁酸铋颗粒尺寸较大，且容易产生较多杂质，远不能满足纳米燃烧催化剂的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种亚纳米氧化铈/铁酸铋/rGO复合物及其制备方法和应用，提高了铁酸铋的分散性且降低了其颗粒尺寸，提高了推进剂组分的催化分解效率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种亚纳米氧化铈/铁酸铋/rGO复合物，该复合物为CeO₂/BiFeO₃/rGO，其中的CeO₂/BiFeO₃复合物负载在rGO上，其中，CeO₂/BiFeO₃复合物的颗粒尺寸为10nm以下。

一种亚纳米氧化铈/铁酸铋/rGO复合物的制备方法，将硝酸铈、硝酸铁和硝酸铋加入氧化石墨烯溶液中，然后加入KOH水溶液，搅拌混合均匀，然后进行水热反应，得亚纳米氧化铈/铁酸铋/rGO复合物。

优选的，硝酸铁、硝酸铋和硝酸铈的摩尔比为：1:(0.8～1.1):(0.1～0.2)。

优选的，水热反应温度为180～210℃，反应时间为8～12h。

优选的，氧化石墨烯溶液的浓度为0.8～1.2mg/mL。

优选的，KOH水溶液的浓度为2.5～3.5mol/L。

优选的，硝酸铁先于硝酸铋溶解在氧化石墨烯溶液中。

优选的，具体包括：

S1，将硝酸铁及硝酸铈加入氧化石墨烯溶液中，得到混合溶液1；其中氧化石墨烯溶液中的溶剂是水或者水与乙醇混合溶液；