[发明专利]一种多孔碳/石墨烯/叠氮化物复合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔碳/石墨烯/叠氮化物复合物及其制备方法，以含铜金属有机框架/氧化石墨烯复合结构、含铅金属有机框架/氧化石墨烯复合结构、含银金属有机框架/氧化石墨烯复合结构为前驱体材料，经过碳化和原位叠氮化反应制备出一类以活性多孔碳和石墨烯为基的叠氮化物材料。本发明制备碳叠氮化物复合物的方法，制备方法新颖，工艺简单易行。本发明得到的碳叠氮化物起爆药，与传统的叠氮化物相比，粒径可以达到纳米尺度，石墨烯的存在可以降低其静电感度，极大提高了其安全性。

技术领域：

本发明涉及一种多孔碳/石墨烯/叠氮化物复合物及制备方法，是以含铜金属有机框架/氧化石墨烯复合结构、含铅金属有机框架/氧化石墨烯复合结构、含银金属有机框架/氧化石墨烯复合结构为原料，经过碳化、叠氮化等步骤制备的多孔碳/石墨烯/叠氮化物复合物，属于含能材料技术领域。

背景技术

起爆药是最敏感的起爆点火化学材料，它直接影响着火工品的各种作功效能，故其安全性、可靠性与起爆性能倍受关注。随着起爆器件向智能化、小型化的方向发展，对高能起爆药的研究已成为当前的迫切需求。迄今为止，常见的起爆药材料包括：雷汞、四氮烯、斯蒂芬酸铅、叠氮化铅以及一些设计合成的含硝基的高能复合物等。近年来，研究者虽然已经开发了许多新型的配合物类等起爆药新品种，但是由于合成较为困难、成本较高和安全性能低等问题，这些起爆药很少能实际应用。诸多起爆药品种中，叠氮化铅由于其优异的起爆性能，被广泛研究和应用。同为金属叠氮化物的叠氮化铜、叠氮化银，也具有很好的起爆能力。

叠氮化铅、叠氮化银、叠氮化铜等叠氮化物成为了近年来最有望应用于微小型起爆装置中的起爆药剂。然而，叠氮化物的静电感度极高，在实际应用中会存在极大的安全隐患。因此，对叠氮化铅、叠氮化银、叠氮化铜进行改性，制备钝感的叠氮化物是现在研究的重中之重。有研究者通过多孔碳骨架的包覆对叠氮化铜改性后，得到了一定的降感效果。相比于多孔碳，石墨烯具有更优异的导电性、导热性、较大的比表面积等优异的性能。因此，石墨烯作为导电添加材料将更大限度的降低其感度，进而得到安全性能更佳的叠氮化物改性材料。

本发明在于提供一种以含铜金属有机框架/氧化石墨烯复合结构、含铅金属有机框架/氧化石墨烯复合结构、含银金属有机框架/氧化石墨烯复合结构为前驱体材料，经过碳化、叠氮化等步骤制备的多孔碳/石墨烯/叠氮化物复合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以含铜金属有机框架/氧化石墨烯复合结构、含铅金属有机框架/氧化石墨烯复合结构、含银金属有机框架/氧化石墨烯复合结构为前驱体材料，经过碳化和原位叠氮化反应等步骤制备多孔碳/石墨烯/叠氮化物复合物的方法，与纯的叠氮化物以及其他碳材料改性的叠氮化物相比，由于石墨烯的存在，静电感度变得更为钝感，具有更高的安全性能。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的。

本发明所涉及的多孔碳/石墨烯/叠氮化物复合物的制备方法，其具体步骤为：

步骤一、将氧化石墨烯置于去离子水中超声分散，继续加入可溶性金属盐得到混合均匀的溶液；将有机配体溶于有机溶剂形成溶液；然后将两种溶液在圆底烧瓶中混合，加入一定量的乙醇，使用机械搅拌反应；反应完全后过滤、洗涤，得到含金属有机框架/氧化石墨烯复合结构前驱体材料；

步骤二、将步骤一中的前驱体材料在绝氧的气氛下碳化，得到碳化后产物；

步骤三、将叠氮化钠与硬脂酸置于气体发生器中，控制反应温度，反应产生的叠氮酸通入装有步骤二碳化后产物的单向通气管中，反应一段时间，得到多孔碳/石墨烯/叠氮化物复合物。

在一个优选的技术方案中，所述的可溶性金属盐包括硝酸铜、醋酸铜、硝酸铅、乙酸铅、硝酸银。

在一个优选的技术方案中，所述的步骤一中机械搅拌反应的温度条件为15℃～120℃，时间为1h-12h。