聚乙二醇修饰Fe2O3rGO纳米复合材料的制备及其催化特性(2)
3.2.2 氧化石墨烯的还原 13
3.3 结果与讨论 13
3.3.1 石墨烯的XRD表征 13
3.3.2 石墨烯的SEM、TEM表征 14
3.4 本章小结 15
4 聚乙二醇修饰Fe2O3/rGO纳米复合材料的制备及其对AP的催化特性 16
4.1 引言 16
4.2 实验部分 16
4.2.1 材料及仪器设备 16
4.2.2 复合材料/AP混合样的制备和DSC实验条件 17
4.3 结果与讨论 17
4.3.1 产物的SEM、TEM表征 17
4.3.2 热重分析 18
4.3.3 不同样品对AP热分解性能的影响 19
4.4 本章小结 20
结 论 21
下 一 步 工 作 展 望 22
致 谢 23
参考文献24
1 绪论
从最初笨重的石器材料到后来便于携带的金属制材料，再到功能多元化的复合材料，人类历史上材料的发展不仅经历了材质的更新，而且尺寸上有向精细化发展的趋势。纳米材料就是在这种历史发展的必然趋势下应运而生的一种新材料[1]。所谓的纳米材料就是要求组成材料的基本单元的三文尺寸里至少要有一文属于纳米级别（10-9m）。从纳米材料这个概念被提出来到目前为止，纳米材料的发展十分迅速，并且已经进入到许多的行业领域中去了，如化学、光学和生物医学等。纳米材料这种迅猛发展的趋势，主要的原因离不开它所拥有的独特的优异的性能。在我国的国防等领域，纳米材料也有它的重要地位。
在国防等国家重点领域，高氯酸铵（AP）的热分解效能对固体火箭推进剂的总体性能有很大影响。AP的热分解温度越低，它的分解就更容易，即可在较低温度下放热。为了使AP的热分解温度更低，研究合适的催化剂就显得非常重要。目前已经被广泛使用的催化材料都是过渡金属氧化物，如Fe2O3、CuO、Cu2O、Co2O3、Cr2O3等[2-4]。而把这些材料纳米化，就能大幅增大催化剂的比表面积，使催化剂的效率更高。在这些纳米过度金属氧化物中，纳米Fe2O3在催化AP的热分解方面表现出了瞩目的效果。马振叶等[4]研究发现，当加入纳米Fe2O3的量为5 %的时候，AP的高温分解峰下降得比其他含量的要多，足足有61.89 ℃。但是纳米Fe2O3也有一个比较大的缺陷就是容易自发地进行不可逆的团聚。
为了寻求更好的催化材料，除了一方面改良纳米Fe2O3粒度和表面性，另一方面就是寻找一种能够促进纳米Fe2O3催化效果的复合材料。在目前所有的复合材料的基底选择中，石墨烯是一种可能的选择。石墨烯[5]是2004年发现的一种新型二文结构的碳材料，结构类似蜂窝状。自被报道发现以来，它的发展也走上了快速发展的道路。关于石墨烯的研究之所以能够快速发展的主要原因是它具有一些远优于其他类型材料的特殊性质。比如它有良好的导电性，很高的机械强度，良好的导热性，很高的光透明性等[5-8]。
考虑到纳米Fe2O3对AP具有显著地催化作用，以及石墨烯具有的优异性能。如果以石墨烯片层作为纳米Fe2O3的负载基体制备出石墨烯基Fe2O3纳米复合材料，就可以将基体高比面积以及高导热导电的特点用于优化催化剂性能，提高纳米Fe2O3对AP的催化效率。
因此，制备聚乙二醇修饰石墨烯基Fe2O3纳米复合材料，研究其对AP的热分解性能的影响规律，对其在推进剂中的应用具有很大的意义。这一章主要从纳米Fe2O3的制备方法、石墨烯的制备方法、纳米Fe2O3复合材料的制备、本次毕业设计的研究内容四个方面来阐述。