纳米金属粉及Fe2O3对高氯酸铵热分解的催化性能研究

用热分析法研究了纳米金属粉(Ni,Cu和Al)以及纳米Fe2O3对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能.结果表明,质量分数为5%的纳米镍粉、铜粉和铝粉可以明显降低AP的高温分解温度,显示出对AP高温分解反应很好的催化活性;纳米铜粉对AP的低温分解也有很好的催化作用,而纳米镍粉和铝粉却表现出对AP低温分解反应具有一定的阻碍作用.微米级金属粉对AP高温分解反应的催化作用明显小于纳米金属粉.纳米Fe2O3对高氯酸铵的高温分解具有很好的催化效果,并且其催化效果明显优于微米Fe2O3.纳米Fe2O3与AP进行复合处理,可以提高纳米Fe2O3粒子对AP的催化性能.     

NiCu复合金属粉的制备及其催化性能

采用化学还原法制备得到了纳米级NiCu复合金属粉,对其结构进行了表征. 用热分析法研究了纳米NiCu复合金属粉对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能. 结果表明,组成为Ni60Cu40的纳米NiCu复合金属粉可使AP的高温和低温热分解温度分别降低140.4和26.8℃,使总表观分解热增至1.29 kJ/g,表现出对AP的高温和低温热分解的显著催化作用. 纳米NiCu复合金属粉的组成对其催化性能有一定影响,以Ni60Cu40的催化效果最强. 纳米NiCu复合金属粉的含量增加,其催化作用增强. 纳米NiCu复合金属粉催化AP热分解的作用机理为：(1) 氧化物在AP热分解起始阶段电子转移过程中的桥梁催化作用;(2) 纳米NiCu复合金属粉与AP分解产物发生反应;(3) 纳米NiCu复合金属粉的表面效应等.     

Mg2NiH4储氢材料的制备及对高氯酸铵热分解的催化作用

采用置换-扩散法制备得到Mg₂NiH₄，用SEM、XRD和DSC等对其结构和性能进行了表征。Mg₂NiH₄纯度较高，含氢量为3.6％，放氢温度为292.4℃。用DSC法研究了Mg₂NiH₄对高氯酸铵（AP）热分解的催化性能。结果表明：加入含量为10％的Mg₂NiH₄可使AP高温放热峰温降低108.2℃，使表观分解热增加217.0％，Mg₂NiH₄对高氯酸铵热分解具有良好的催化作用。Mg₂NiH₄含量增加，对高氯酸铵热分解的催化作用增强。初步探讨了Mg₂NiH₄催化高氯酸铵热分解的作用机理。     

单双核二茂铁有机硅接枝端羟基聚丁二烯性能对比研究

以合成的单双核二茂铁有机硅接枝端羟基聚丁二烯(HTPB)为研究对象,对其黏度、挥发性以及热稳定性进行对比分析,并研究其对高氯酸铵(AP)的催化性能。结果表明,接枝后产物的黏度和初始耐热性降低,热敏感度提高。添加2种燃速催化剂后AP的热稳定性降低,加快其分解速率。     

花状α-Co(OH)_2的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以六水氯化钴、氢氧化钠及氨水为原料,在室温且不使用表面活性剂的条件下制备了纳米花状α-Co(OH)_2球形颗粒;用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征了α-Co(OH)_2纳米花的组分、结构和形貌,用差示扫描量热仪(DSC)研究了α-Co(OH)_2纳米花对高氯酸铵(AP)热分解性能的影响。结果表明,α-Co(OH)_2为球形颗粒,粒径大小均一,是由纳米片组成的花状结构,纳米花的直径为300~400nm;当α-Co(OH)_2纳米花质量分数为3%时,AP的分解温度为281℃,与纯AP相比提前了158℃,放热量达1 502J/g,表明α-Co(OH)_2纳米花对AP的热分解具有优异的催化作用。     

纳米ZnO立方体催化AP热分解及其在HTPE推进剂中的应用

为改善高氯酸铵(AP)的性能,从而改善复合固体推进剂的燃烧性能,采用AP辅助的金属有机骨架结构(MOF)热分解法合成纳米ZnO立方体催化剂(n-ZnO/cube);采用XRD、FESEM、TEM等对其形貌进行了表征,分析了其比表面积和孔径分布;采用TG-DTA分析了其对AP热分解的影响;将其加入到HTPE推进剂中,测试了其对推进剂工艺性能、安全性能、力学性能及燃烧性能的影响。结果表明,n-ZnO/cube催化剂具有大的比表面积(70.5m2/g)和大量的孔道结构,将AP热分解的高温分解峰从413℃降至279℃,放热量从584J/g增至1520J/g,分解活化能从151.1kJ/mol降至65.3kJ/mol;将质量分数2%的n-ZnO/cube加入到HTPE推进剂中,推进剂的燃速(20℃,6.86MPa)从12.01mm/s提高到16.16mm/s,工艺性能、安全性能、力学性能、燃速压强指数(0.42,20℃,3~16MPa)、燃速温度敏感系数(2.02×10^-3℃^-1,-55~70℃,6.86MPa)均未受到明显影响,表明纳米ZnO立方体结构对AP热分解表现出良好的催化性能,是HTPE推进剂的一种具有潜力的燃烧调节剂。     

AP/Co-MOF核壳型纳米复合材料对AP热分解的自催化性能

为了提高高氯酸铵(AP)热分解的催化效率,在0℃下采用液相化学沉积法合成了AP/Co-MOF纳米复合材料;通过SEM、EDX、FTIR及XRD对该材料的形貌和结构进行了表征,并研究了其对AP热分解的自催化性能。结果表明,Co-MOF纳米粒子在AP颗粒表面均匀成核且长大形成核壳结构的AP/Co-MOF纳米复合材料;不同比例的AP/Co-MOF纳米复合材料对AP热分解均展现了很好的催化效果,其中,AP与Co-MOF质量比为100∶4的AP/CoMOF纳米复合材料表现出最佳的自催化性能。     

纳米Fe_3O_4的制备及其催化高氯酸铵热分解性能的研究

采用沉淀法成功合成了纳米Fe_3O_4。使用X射线衍射(XRD)、X射线能量色散谱(EDS)和傅里叶红外(FTIR)对制得的样品结构进行了表征,通过透射电镜(TEM)可以发现其为球形颗粒,粒径为10 nm左右。将制得的纳米Fe_3O_4按2%、5%和10%的比例加入高氯酸铵(AP)中,通过对混合物进行差热分析(TG-DTA)发现,纳米Fe_3O_4可以明显促进AP的分解,其高温热分解温度从452℃提前到376、335℃和329℃,说明纳米Fe_3O_4对AP分解具有良好的催化性能,并对催化机理进行了简单讨论。     

气雾化Al-3 Eu合金燃料对高氯酸铵热分解特性的影响

气雾化Al-3Eu(3wt%)合金已被证明具有优异的氧化燃烧性能。在此之上,本文通过DSC研究Al-3Eu对高氯酸铵(AP)分解特性的影响。结果显示,Al-3Eu使AP的低温和高温分解峰温分别降低约8和60℃,活化能降低约10和30 k J/mol。随着Eu含量的增加,Al-Eu合金对低温分解的促进作用减弱,对高温分解的影响逐渐增强。分析表明,Al-Eu特殊的表面结构限制了AP低温分解的离解和升华,使更多的分子进入高温阶段。此外,分散在Al-Eu表面的Eu_2O_3对AP分解具有强烈的催化作用。     

{110}晶面外露的Cu_2O颗粒的合成及其对高氯酸铵热分解催化活性

通过液相合成法,利用油酸作为形貌导向剂,通过控制油酸的用量,制备出不同形貌的Cu_2O催化剂。其中,外露面为{110}的十二面体Cu_2O单晶,对高氯酸铵(AP)的低温分解的催化效果最佳,使AP的低温分解温度降低约61℃,使其分解峰值温度降到269℃。此外,当十二面体Cu_2O单晶的添加量由2%增加到5%时,AP的低温阶段分解的质量分数由25.1%增加至98.1%。     

Synthesis of various CuO nanostructures via a Na3PO4–assisted hydrothermal route in a CuSO4–NaOH aqueous system and their catalytic performances

Various CuO nanostructures, including spherical, flower-like, cross-like, leaf-like, and elliptical structures, were obtained via a sodium phosphate (Na₃PO₄)–assisted hydrothermal route with CuSO₄ and NaOH as the copper and alkali sources, respectively. The presence of Na₃PO₄ is vital for the formation of various CuO nanostructures. The morphology of the CuO nanostructures is significantly influenced by the feeding concentration of the NaOH solution. The catalytic activity of the CuO products on the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) was characterized by differential scanning calorimetry (DSC). Results showed that the addition of CuO nanostructures could dramatically decrease the high decomposition temperature of AP, thereby demonstrating their excellent catalytic activity for the thermal decomposition of AP.     

Preparation of Magnesium‐based Hydrogen Storage Materials and Their Effect on the Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate

Magnesium‐based hydrogen storage materials (MgH₂, Mg₂NiH₄, and Mg₂Cu‐H) were prepared and their structures were determined by XRD and ICP investigations. Mg₂NiH₄ has a monoclinic crystal structure and Mg₂Cu‐H is a mixture of MgCu₂ and MgH₂. The effects of magnesium‐based hydrogen storage materials on the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) were studied by thermal analysis (DSC). It was found that magnesium‐based hydrogen storage materials show obvious boosting effects on the thermal decomposition of AP. The thermal decomposition peak temperature of AP was decreased, while the heat release of the decomposition of AP was increased. It was revealed that the effects of magnesium‐based hydrogen storage materials on the decomposition of AP become stronger with increasing content. The influence mechanism on the thermal decomposition of AP is suggested as follows: hydrogen released from magnesium‐based hydrogen storage materials and Mg, Ni, or Cu react with the decomposed products of AP.     

Thermal Decomposition of AMMO/AP Composite Propellants

Thermal decomposition of AMMO/AP composite propellants was studied by DTA, TGA and DSC in helium atmosphere. The effects of accelerated aging at 347 K for 370 days on decomposition kinetics were also measured. AMMO/AP propellant showed two different decomposition steps, which were mainly the AMMO binder decomposed region and the reaction of AP dominated region. These regions were separated at around 20 % weight loss point at the condition used in this study. AMMO binder decomposition and AP decomposition were strongly related each other. The heat generated by the AMMO binder decomposition initiated and accelerated the thermal decomposition of AP. Although both Fe₂O₃ and CFe activated the thermal decomposition of AMMO/AP propellants, CFe mainly accelerated the decomposition of AMMO binder and Fe₂O₃ catalyzed the AP reactions which consisted of the AP decomposition and the reaction between decomposed AP and decomposed AMMO binder. AMMO/AP composite propellants were thermally stable even after aging at 347 K for 370 days.     

GAP贫氧推进剂组分的常压热分解特性研究

采用 DSC方法研究了 GAP贫氧推进剂主要组分 (AP、KP、AP/KP、GAP)的常压热分解特性 ,同时考察了 TMO催化剂对上述体系热分解特性的影响。实验结果表明 ,TMO催化剂对 GAP、AP和 KP的催化作用不同     

油相稳定分散Fe3O4纳米粒子的制备研究

分别采用热分解法及共沉淀油酸同步修饰法制备了2种可以在油相稳定分散的Fe3O4纳米粒子,并对热分解法制备Fe3O4纳米粒子的反应条件进行了优化,考察了热分解温度、熟化时间对颗粒粒径、形貌及磁性能的影响。通过TEM、VSM和FTIR等表征手段对2种方法制备的Fe3O4纳米粒子的油相分散稳定性、颗粒形貌及粒径、比饱和磁化强度及表面性质进行了比较。结果表明:热分解法制备的Fe3O4纳米粒子表现出更好的油相分散稳定性,共沉淀油酸同步修饰法制备的Fe3O4纳米粒子则表现出更好的磁响应性。     

七水硫酸锌热解过程的吉布斯自由能 最小原理及TG-DTA分析

利用吉布斯自由能最小原理计算了七水硫酸锌在25～1 100 ℃下的平衡组成,并结合TG-DTA研究了其热分解过程。七水硫酸锌的热解大致可以分为脱结晶水和无水物热分解两个阶段。脱水发生在室温～311 ℃时,无水物热分解则发生在687～1 050 ℃时。脱水段固相含有ZnSO4·6H2O、ZnSO4·H2O、ZnSO4·xH2O［x∈（0.8,0.9）］等,无水物分解段中间产物有ZnO2·ZnSO4,最终固相产物为ZnO。结果表明,吉布斯自由能最小原理和TG-DTA具有内在一致性。     

铁酸铋/石墨烯纳米复合材料的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

为了提高纳米复合金属氧化物对高氯酸铵(AP)热分解的催化作用,以Bi(NO₃)₃·5H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O和GO为前驱体,采用水热法制备了铁酸铋/石墨烯(BiFeO₃/rGO)纳米复合材料;利用XRD、FT-IR、XPS、TGA、SEM和TEM等对所制备样品的结构、粒径及形貌进行了表征;采用差热分析研究了不同添加量的BiFeO₃/rGO纳米复合材料对AP热分解过程的影响,分析了BiFeO₃/rGO对AP热分解的催化机理及其对AP热分解动力学的影响。结果表明,rGO的引入有效阻止了纳米BiFeO₃颗粒的团聚,大大增加了比表面积;当BiFeO₃/rGO纳米复合材料的质量分数为4%时,AP的高温分解峰降低最多,达167℃,表观分解热增加了1631J/g,达2518J/g,表观活化能从172.07kJ/mol降低至128.35kJ/mol,表明所制备的BiFeO₃/rGO纳米复合材料能有效催化AP的热分解。     

5-(3-氨基呋咱-4-基)-1-羟基四唑胍盐的合成及性能研究

以丙二腈为原料,高收率合成了5-(3-氨基呋咱-4-基)-1-羟基四唑(1)的胍盐(2)、二氨基胍(3)以及联胍盐(4).采用红外光谱、核磁共振、元素分析、热分析等对其结构进行了表征;培养了2和3的单晶,并采用X射线单晶衍射测试了其晶体结构;通过落锤法和摩擦感度仪测试了3种胍盐的撞击感度和摩擦感度;采用DSC研究了3种胍盐的热分解过程.结果表明,3种胍盐的撞击感度均大于24J,摩擦感度均大于360N,分解点介于266~277℃,显示出良好的热稳定性.     

纳米级金属和金属复合物粉末对高氯酸铵和高氯酸铵/聚合丁二烯复合固体推进剂热分解特性的影响

Effects of metal (Ni, Cu, Al) and composite metal (NiB, NiCu, NiCuB) nanopowders on the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) and composite solid propellant ammonium perchlorate/hydroxyterminated polybutadiene (AP/HTPB) were studied by thermal analysis (DTA). The results show that metal and composite metal nanopowders all have good catalytic effects on the thermal decomposition of AP and AP/HTPB composite solid propellant. The effects of metal nanopowders on the thermal decomposition of AP are less than those of the composite metal nanopowders. The effects of metal and composite metal nanopowders on the thermal decomposition of AP are different from those on the thermal decomposition of the AP/HTPB composite solid propellant.