[发明专利]一种含能材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种含能材料及其制备方法与应用。该制备方法包括向铝粉与金属氧化物混合分散液中加入Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;X/subgt;胶体溶液形成反应溶液，经超声分散和静置分层后，将下层沉淀烘干，得到所述含能材料。本发明进一步提供了一种含能材料，其是由上述制备方法得到的。本发明提供的含能材料中添加的Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;X/subgt; MXene材料有助于燃料与氧化物均匀分散、提高接触面积，铝热反应效率高，不发生副反应，能够实现燃料的充分利用，具有能量密度高、反应温度低的特点，在军事领域、民用领域中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及含能材料技术领域，尤其涉及一种基于Ti₃C₂T_X MXene和铝热剂的含能材料及其制备方法与应用。

背景技术

纳米铝热剂是由具有纳米级尺寸的铝粉和难熔金属氧化物混合得到的，由于其具有高反应活性，且较为环保，已经成为如今含能材料研究领域的重要方向。根据技术报告(″Theoretical energy release of thermites,intermetallics,and combustiblemetals″，United States,Fischer,S.H.等,1998年)，纳米铝热剂的理论质量能量密度约在1400～5400J/g之间。然而纳米颗粒易团聚，导致纳米铝与纳米金属氧化物颗粒很难充分接触，使得部分铝热反应需要在纳米铝熔化与金属氧化物颗粒进一步接触后才能发生，导致实际能量密度远低于理论值，实际反应所需的温度远高于理论值。

近年来出现一种新型过渡金属碳(氮)化物二维材料MXene，具有和石墨烯类似的结构，化学式为M_n+1X_nT_x，其中n＝1，2或3，M为早期过渡金属元素，X为碳或者氮元素，T代表材料表面的-O、-OH、-F基团。Ti₃C₂-MXene是通过剥离三元层状碳化物(Ti₃AlC₂)中间的铝原子层得到的新型二维碳化物晶体，具有较高的导电性和导热性，其大比表面积以及表面基团有利于其表面功能化，进而应用于电化学、光热光电转换、电磁屏蔽等领域。

目前没有关于将功能化的Ti₃C₂T_X MXene纳米片作为含能材料主要组分的研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种含能材料及其制备方法与应用，该含能材料的原料包括Ti₃C₂T_X MXene材料(以下简称Ti₃C₂T_X)和铝热剂，具有能量密度高、反应温度低的特点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种含能材料的制备方法，其包括：向胶体溶液中加入铝粉与金属氧化物的混合分散液中加入Ti₃C₂T_X胶体溶液形成反应溶液，经过超声分散和静置分层后，将下层沉淀烘干，得到所述含能材料；其中，在Ti₃C₂T_X中，T为-O、-OH、-F基团中的一种或两种以上的组合；当铝粉的活性含量为65％时，所述铝粉与所述金属氧化物的质量当量比为1-2；所述Ti₃C₂T_X的质量为所述Ti₃C₂T_X、铝粉、金属氧化物三者质量之和的5％-10％。