一种人工影响天气的纳米复合催化剂及生产方法 【技术领域】
本发明涉及一种催化剂，具体地说是一种含有纳米材料，碘化银和金属超细微粒的用于增雨、防雹、生消云雾和防霜等人工影响天气的纳米复合催化剂，本发明还涉及该催化剂的生产方法。
背景技术
水和空气、阳光一样是动植物，特别是人类赖以生存，必不可少的物质基础。人体中65％是水，地球表面75％被海洋覆盖，总水量约14亿立方米，但人类所能利用的水仅是其中的万分之一，而且地区和季节性分布都不均匀，干旱、洪涝、冰雹、浓雾等灾害频繁发生。随着人口的增长，城市规模的扩大，生态环境的恶化，人类将面临空前的淡水资源危机，局部地区发生严重的洪涝灾害。
为解决这些问题，人类早在二十世纪四十年代就开展了人工影响天气活动的研究，现已研制了多种人工影响天气的催化剂，如干冰、液氮、碘化铅、碘化银等。但由于运输、保存、对环境的污染、成核率低和核化速率及核的活化阈温较低等诸多缺陷，而影响其推广应用。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种安全实用、易于保存和运输、成核率和核化速率及核化阈温均较高的人工影响天气的纳米复合催化剂。
本发明的另一个目的是提供该纳米复合催化剂的生产方法。
本发明地思路和技术路线是利用纳米科学技术，发明高效安全的多功能纳米复合型人工影响天气催化剂，即采用纳米科技制备的碘化银、镁、铝、碘化铜、碘酸银等纳米超细微粒材料与燃烧剂、氧化剂、粘合剂、固化剂、增塑剂、交联剂、防老剂等物质经捏合、脱气、固化制成含纳米材料的复合型人工影响天气的催化剂。
本发明所使用纳米超细微粒材料，其颗粒直径为1～100纳米，由于表面原子数增多原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合，在制备与应用过程中容易聚集或团聚形成二次粒子，使粒径变大导致最终使用时失去颗粒应有的物性和功能，为此对其表面进行处理改性，可采用表面包覆、高能处理。
本发明纳米复合催化剂是由下列组分制成的：(重量)
a.氧化剂：高氯酸铵35～60％；高氯酸钾13～22％；高氯酸钠7～14％
b.粘合剂：端羟基聚丁二烯10～28％
c.燃烧剂：纳米超细微粒铝粉4～8％；纳米超细微粒镁粉1.5～3.3％
d.增塑剂：癸二酸二辛酯1.5～3.3％
e.固化剂甲：甲苯二异氰酸酯0.4～0.8％
f.固化剂乙：三(2-甲基氮丙啶)磷化氧0.1～0.4％
g.成核剂：纳米超细微粒碘化银0.6～1.1％；纳米超细微粒碘化0.5～1.1％；纳米超细微粒碘酸银0.5～1.1％
h.防老剂：N、N′-二苯基对苯二胺 0.1～0.5％
i.键合剂：三乙醇胺三氟化硼 0.4～0.9％
j.调速剂：二戊铁 0.2～0.6％
本发明纳米复合催化剂优选配方是由下列组分制成的：(重量)
a.氧化剂：高氯酸铵40～50％；高氯酸钾15～20％；高氯酸钠8～13％
b.粘结剂：端羟基聚丁二烯12～24％
c.燃烧剂：纳米超细微粒铝粉5～7％；纳米超细微粒镁粉2～3％、
d.增塑剂：癸二酸二辛酯2～3％
e.固化剂甲：甲苯二异氰酸酯0.5～0.7％
f.固化剂乙：三(2-甲基氮丙啶)磷化氧0.2～0.3％
g.成核剂：纳米超细微粒碘化银0.7～1.0％；纳米超细微粒碘化铜0.6～1.0％碘酸银0.6～1.0％
h.防老剂：N、N′-二苯基对苯二胺 0.2～0.4％
i.键合剂：三乙醇胺三氟化硼 0.5～0.8％
j.调速剂：二戊铁 0.3～0.5％
本发明纳米复合催化剂最佳重量配比是：
a.氧化剂：高氯酸铵44.7％；高氯酸钾16.4％；高氯酸钠9.8％
b.粘合剂：端羟基聚丁二烯13.7％
c.燃烧剂：纳米超细微粒铝粉6.0％； 纳米超细微粒镁粉2.3％
d.增塑剂：癸二酸二辛酯2.75％
e.固化剂甲：甲苯二异氰酸酯0.58％
f.固化剂乙：三(2-甲基氮丙啶)磷化氧0.27％
g.成核剂：纳米超细微粒碘化银0.8％；纳米超细微粒碘化铜0.7％；
碘酸银0.7％
h.防老剂：N、N′-二苯基对苯二胺 0.3％
i.键合剂：三乙醇胺三氟化硼 0.6％
j.调速剂：二戊铁 0.4％
将上述各组分制成本发明纳米复合催化剂的生产方法是：
1.将氧化剂：高氯酸铵、高氯酸钠和高氯酸钾，在90～100℃条件下干燥2小时，使水份含量控制在0.1％以下，然后过120～200目的筛，取筛下物称量；
2.将粘结剂：端羟基聚丁二烯用苯乙烯稀释，其用量视环境条件定，苯乙烯不参与本催化剂的成分，只起稀释流动作用，脱气时挥发掉；
3.按配方比例称量各组份；
4.将采用表面包覆或高能处理方法对其表面进行处理改性的成核剂纳米碘化银、碘化铜、碘酸银超细微粉，以及同样采用表面包覆或高能处理方法对其表面进行处理改性的燃烧剂纳米铝、镁超细微粉分别放进稀释后的粘结剂中，预混均匀，放入捏合机中；
5.将干燥过筛称量后的氧化剂放入捏合机中，然后放入增塑剂预混捏合15～25分钟，视捏合物粘稠度再适量加入稀释剂苯乙烯进行稀释；
6.将固化剂、防老剂、键合剂、调速剂加入捏合机中与以上捏合后的混合物继续进行捏合，捏合温度保持在38～42℃，再捏合50～70分钟；
7.将按上述步骤捏合好的物料装入挤注机中脱气，当真空度保持在10～16百帕后继续脱气15～25分钟，然后把脱气的物料挤注到整理干净的任何形状模具中，在68～72℃恒温箱中固化66～74小时，脱模即可。
本发明纳米复合催化剂由于采用了纳米超细微粒材料，比表面积可达100m2/g，而且在燃烧或爆炸时生成纳米超细微的AgI-NaCl-AgCl-KCl-CuI-NH4I复合物。碘化银晶体属六方晶系，其点阵参数非常接近于冰，α轴与冰仅差1.11％，C轴差1.38％，轴比相差0.28％。其不配合度小于碘化银及碘化铋复合核。原来普通气溶胶中碘化银的晶粒度比碘化银试剂的晶粒度减少了一半多，本发明纳米碘化银复合催化剂粒度比原有微米级粒子小2～3个量级。
大的比表面积和高活性及与冰晶核相近的结构和晶格常数，使空中的汽态水很易在复合核上凝结成液态水滴和凝华成冰晶固态相，也可使过冷却水滴迅速冰晶化，可大大增加冰雹云中冰雹胚胎以减轻或消除雹灾，云滴继续长大成为雨滴，从而将空中水资源降落到地面，供人类生产、生活使用；该纳米复合催化剂成核率提高2～3个量级，核化速率加快3～5倍，核化阈温提高2～3℃，用量少，减少对环境的污染，易于保存和运输。
【具体实施方式】
实施例1
按下述配比称取原料(重量)：
高氯酸铵 447克 高氯酸钾 164克 高氯酸钠 98克
端羟基聚丁二烯 137克 纳米铝粉 60克 纳米镁粉 23克
癸二酸二辛酯 27.5克 甲苯二异氰酸酯 5.8克
三(2-甲基氮丙啶)磷化氧 2.7克 纳米碘化银粉 8克
纳米碘化铜粉 7克 纳米碘酸银粉 7克 N、N′-二苯基对苯二胺 3克
三乙醇胺三氟化硼 6克 二茂铁 4克
生产方法如下：
把高氯酸铵、高氯酸钾、高氯酸钠，在100℃温度下干燥2小时，使水分含量控制在0.1％以下，然后过120～200目筛，称量；将端羟基聚丁二烯137克用苯乙烯稀释，把经包覆的纳米碘化银、碘化铜、碘酸银、铝、镁超细微粉，先后放进稀释后的端羟基聚丁二烯粘结剂中预混均匀，放入捏合机中；将干燥过筛后的氧化剂，称量后放入捏合机中，然后放入增塑剂癸二酸二辛酯，预混捏合20分钟，视捏合物粘稠度，再适量加入苯乙烯进行稀释；将固化剂甲：甲苯二异氰酸酯，固化剂乙：三(2-甲基氮丙啶)磷化氧，防老剂N，N′-二苯基对苯二胺，键合剂三乙醇胺三氟化硼，调速剂二茂铁加入捏合机中，在40℃温度下再继续捏合1小时；将捏合好的物料盛入挤注机中进行脱气，当真空度保持在13.3百帕后，维持温度40℃，继续脱气20分钟，然后把脱气的物料挤注到清理干净的模具中；在70℃恒温箱中固化72小时即固化成型，然后脱模，包装备用。
实施例2
按下述配比称取原料(重量)：
高氯酸铵 590克 高氯酸钾 130克 高氯酸钠 70克
端羟基聚丁二烯 100克 纳米铝粉 40克 纳米镁粉 15克
癸二酸二辛酯 15克 甲苯二异氰酸酯 8克
三(2-甲基氮丙啶)磷化氧 4克 纳米碘化银粉 11克
纳米碘化铜粉 5克 纳米碘酸银粉 5克
N、N′-二苯基对苯二胺 1克
三乙醇胺三氟化硼 4克 二茂铁 2克
生产方法：同实施例1
实施例3
按下述配比称取原料(重量)：
高氯酸铵 350克 高氯酸钾 134克 高氯酸钠 140克
端羟基聚丁二烯 170克 纳米铝粉 80克 纳米镁粉 32克
癸二酸二辛酯 32克 甲苯二异氰酸酯 4克
三(2-甲基氮丙啶)磷化氧 10克 纳米碘化银粉 6克
纳米碘化铜粉 11克 纳米碘酸银粉 11克
N、N′-二苯基对苯二胺 5克
三乙醇胺三氟化硼 9克 二茂铁 6克
生产方法：同实施例1