硝化石墨烯制备及对高氯酸铵热分解的催化作用

为提高石墨烯在含能材料中的释能和催化效果,采用Hummers法制备氧化石墨,进一步硝化生成硝化石墨烯（NGO）。使用扫描电镜、X射线光电子能谱、有机元素分析仪、傅里叶变换红外光谱分析和热重-非等温量热分析对制备样品进行结构和性能分析,并通过定容燃烧实验测试NGO在含能体系中的燃烧情况。实验结果表明：作为一种新型含能催化剂,所制备的NGO为片层堆叠状,表面有褶皱;在氧化石墨烯部分含氧官能团位点处悬挂硝酸酯基和硝基,氮含量为8%;NGO分解焓约为659 J/g,热分解总失重为47%;在高氯酸铵（AP）中加入5% NGO,AP各分解步骤峰温均提前,且低温分解活化能由112.6 kJ/mol降至99.4 kJ/mol,临界热爆炸温度由431 ℃降至366 ℃;NGO的加入使AP包覆铝体系的反应热值提高约13%,峰压提高约56%.     

高氯酸铵的热分解

用差热分析及其在ＦＴＩＲ联用技术研究了两种粒度高氯酸铵（ＡＰ）的热分解过程,提出了ＡＰ晶体分解的“局部化学”现象,通过ＦＴＩＲ实时跟踪检测气体产物,并结合文献报道,提出了ＡＰ两个阶段分解的不同机理。     

二茂铁衍生物的化学结构对高氯酯铵燃速的影响

本文研究了几种不同化学结构的二茂铁衍生物对高氯酸铵燃烧的催化作用，探讨了它们的化学结构与催化效应之间的关系，给出了燃速压力曲线和热分解温度。得出结论：二茂铁衍生物催化剂分子的空间结构的对称性和取代基的电子效应是影响其催化效率的主要因素。     

纳米过渡金属粉对AP热分解的催化作用

采用化学溶液还原法分别制备了一定晶型的纳米金属粉Ni、Cu、Co,研究了纳米过渡金属对AP热分解的影响.通过对纳米过渡金属粉与AP复合粒子的热分析测试发现： 纳米Ni和Cu粉对AP热分解的催化作用随着其含量的增加而增加,并有使AP的高低温分解峰温重叠在一起的趋势;纳米Co粉在含量为5%左右（质量百分数）对AP最好的催化效果,使AP高低温热分解峰温重叠在288 ℃左右同时进行.研究发现,纳米过渡金属与AP的分解碎片NH3形成络合物的分裂能大小顺序与其催化AP热分解程度一致： Co＞Cu＞Ni.     

卡托辛对高氯酸铵热分解动力学的影响

采用DSC、TG法研究了高氯酸铵(AP)和高氯酸铵/卡托辛(Catocene)两个体系的热分解行为,分别采用Ozawa和Kissinger方法计算了热分解反应的活化能E_a1、E_a2、E_a3和指前因子lnA₁、lnA₂、lnA₃等动力学参数。结果表明,加入卡托辛后,DSC曲线在180 ℃附近多出一个放热峰,归属于卡托辛的氧化放热,AP低、高温分解表观活化能分别降低了13.2, 7.1 kJ·mo^l-1。利用Satava-Sestak方法确定了两体系热分解的机理函数,同时探讨了卡托辛对高氯酸铵分解促进作用的机理。     

草酰基二茂铁衍生物合成与结构表征

以草酰氯为酰化剂,无水三氯化铝为催化剂,二氯乙烷为溶剂,对二茂铁和乙基二茂铁分别进行了草酰化反应,得到了草酰基二茂铁和草酰基-(乙基二茂铁)两种草酰基二茂铁衍生物.通过1HNMR、FT-IR、质谱和元素分析对目标产物进行了结构表征;利用差热分析(DTA)和热重(TG)研究了在高氯酸铵(AP)中分别添加5%题称目标化合物后的热分解性能,发现添加草酰基二茂铁衍生物后,AP的DTG峰温提前了约100 ℃.     

恒温失重法研究高氯酸铵的热分解

采用恒温失重法对AP颗粒的热分解失重进行研究.恒温实验表明:AP颗粒在150℃和160℃下失重较少,而170℃下AP失重率最高,达36％.研究表明:AP颗粒在150℃条件下的动力学反应模式属于固体分解过程中产物核形成和生长;在160℃条件下是固体分解过程中相界面反应以及产物核形成和生长;在170℃下主要是固体分解过程中产物核的形成和生长以及二维扩散反应,以上过程与AP的低温离解、吸附和解吸过程有关.并确定其机理函数为G(α)=[-ln(1-α)]1/m(m=1/2).求得活化能E=26.987 kJ/mol,指前因子A=0.2187s-1.10g量级实验采用间断测重,样品实际上经历了升温-降温的温度循环,该方式破坏了AP颗粒表面固有的气体吸附平衡,造成表面气体大量逃逸,这可能是AP在170℃失重率高的主要原因.     

氮杂环丁烷硝基衍生物的热行为

用DSC法研究了15个氮杂环丁烷硝基衍生物在静态空气中的热行为。根据所得结果,提出了这些氮杂环丁烷硝基衍生物的相对热稳定性次序,以及动力学参数间和热分解温度与热爆炸监界温度间的两个相关式。     

多孔聚丙烯酸盐制备及对高氯酸铵热分解的催化

基于溶胶-凝胶法将金属粒子引入高分子链中,冷冻干燥后得到的多孔含金属高分子材料兼具流散性好、比表面积大以及孔隙结构丰富等特点,既可以解决纳米金属催化剂的团聚问题,又能够提供充足的催化活性位点.制备两种纳米级别聚丙烯酸铜(PAA-Cu)和聚丙烯酸铅(PAA-Pb)多孔含金属高分子材料,采用扫描电镜、透射电镜、红外光谱法、...     

2-(2′,4′,6′-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑的合成及热分解

将2-氨基-4-硝基咪唑和 2,4,6-三硝基氯苯缩合,合成出耐热性能较好的2-(2′,4′,6′-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑,收率30.9%。用核磁共振、红外、质谱对其结构进行了结构表征,并利用差示扫描量热仪(DSC)研究了2-(2′,4′,6′-三硝基)苯胺基-4-硝基咪唑的热分解情况,分解温度为285.92℃。      

高氯酸铵基复盐的制备与表征

为提高高氯酸盐(MxClO4)应用后的机械性能和热分解性能,用微乳液-水热结合法制备AP基复盐Mx(NH4)1-x ClO4,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征Mx(NH4)1-x Cl O4的微观形貌和晶体结构,并采用差示扫描量热法(DSC)研究原料和产物的热分解性能。结果表明:通过工艺参数控制,2种氧化剂在分子间被均匀混合。所得高品质复盐晶体呈多面体形态,表面光滑、完整。晶体结构致密,晶形一致性好。高品质复盐晶体属正交晶系,有高的对称性。平均晶格常数为a=9.878 9,b=6.758 6,c=7.118 8。复盐在热分解过程中出现连续放热峰,有好的热分解性能。MxClO4在复盐分解过程中起晶型稳定剂和催化剂作用,2种原材料发生了相互反应。     

富氮化合物研究进展

富氮化合物是具有良好应用前景的烟火型气体发生剂原料,对具有含氮量高、热稳定性好和生成焓高的一些四唑、四嗪、呋咱类富氮化合物的合成方法及它们的性能进行了综述,重点描述了3,6-(1H-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATZ)、3,3′-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAAT)、1,1′-二甲基-5,5′-偶氮四唑(DMATZ)和3,6-(2H-5-四唑基)-1,2,4,5-四嗪(BTT)的合成路线。     

HTPB/AP推进剂的慢速烤燃特征

介绍了弹药慢速烤燃试验方法和评判标准,初步分析了影响弹药慢速烤燃响应的因素。对国外在HTPB/AP推进剂慢速烤燃特性方面的研究进行了述评,研究表明,高氯酸铵热分解形成的多孔性形貌是导致AP基推进剂慢速烤燃响应剧烈的重要因素。在此基础上提出了改善HTPB/AP推进剂慢速烤燃响应的技术途径。     

八核铁簇化合物的制备、表征及其对高氯酸铵的热分解催化

以5,5'-{[3,3'-双(1,2,4-噁二唑)]-5,5'-基}-双(1-羟基四唑)为配体,通过溶剂热法制备了一种新型含能铁簇化合物[Fe2Ⅲ(μ2-CH3O)(μ3-OH)(μ2-O)(BODTO2-)(H2O)]4(1),并对其进行了单晶X-射线衍射、差示扫描量热和热重分析等表征,分析了其结构和热稳定性,同时通过差热分析仪研究了化合物1对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能.测试结果表明,化合物1为立方晶系I-43d空间群,密度为1.506 g·cm-3;晶体结构中Fe3+与Fe3+通过氧原子桥联,形成笼状结构;热分解峰值温度为513.9,617.6 K和669.4 K;爆速为6.94 km·s-1,爆压为19.09 GPa;撞击感度为15 J,摩擦感度为360 N.当添加质量分数为10%的化合物1时,AP的高温分解温度降低65 K,活化能降低82.2 kJ·mol-1,证实该铁簇化合物对AP的热分解具有较好的催化活性,具有应用于含能燃烧催化剂的潜质.     

AP/KP混合氧化剂的热分解特性研究

用ＤＳＣ方法研究了高氯酸铵（ＡＰ）、高氯酸钾（ＫＰ）、ＡＰ／ＫＰ（质量比分别为１／１和３／１）体系的热分解特性和一些过渡金属氧化物对上述体系热分解反应的催化作用。     

纳米CoFe2O4的制备及对AP热分解的催化

采用油/水界面间的化学共沉淀反应制备了纳米CoFe2O4前驱体,并运用差示扫描量热仪(DSC)研究了纳米CoFe2O4前驱体的热分解特性,利用XRD,TEM对不同温度煅烧生成的纳米CoFe2O4进行了表征,采用DSC研究了不同含量纳米CoFe2O4对高氯酸铵(AP)热分解的催化影响.结果表明:300 ℃左右尖晶石型CoFe2O4已开始形成,随温度升高,晶化趋于完全,而粒子的晶粒度逐渐增大,500 ℃下可获得粒径较小、结晶良好的尖晶石型纳米CoFe2O4;在AP中添加纳米CoFe2O4后,可使AP在较低温度下发生热分解,并且对AP热分解的催化作用随其含量增加而增强.     

高氯酸铵脱除介孔氧化硅有机模板剂

采用AP-HNO₃组成的体系在低温(100 ℃左右)下快速完全地分解介孔氧化硅材料(SBA-15)的模板剂,得到开放孔道的SBA-15(N-SBA-15)。透射电镜(TEM)照片显示,N-SBA-15具有高度有序的二维六方结构(p6mm)。与焙烧产物(C-SBA-15)的孔容(1.03 cm³·g-1)和孔径(6.5 nm)相比,N-SBA-15具有较大的孔容(1.40 cm³·g-1)和孔径(10.4 nm)。小角XRD谱图表明N-SBA-15没有明显的骨架收缩,红外光谱(FT-IR)显示其孔道表面存在大量硅羟基。与C-SBA-15相比,N-SBA-15只有很少的微孔孔容。因此,AP氧化是一种条件温和的获取高质量多孔氧化硅阵列材料的有效手段,它也适用于多种具有不同对称性介孔氧化硅(如Fm3m,Im3m,Ia3d等结构)模板剂的脱除。      

含能配合物［Cu（MIM）2（AIM）2］（DCA）2的合成、结构及对AP热分解的催化

为探索固体推进剂燃烧催化剂,以1-甲基咪唑(MIM)、1-烯丙基咪唑(AIM)、硝酸铜和二氰胺钠(NaDCA)为原料,合成了一种新型双配体含能配合物[Cu(MIM)2(AIM)2](DCA)2,并通过红外光谱、X射线单晶衍射和粉末衍射对其结构进行了表征.采用差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TGA)对该含能配合物的热分解过程进行了分析,在40～500℃的温度范围内,DSC曲线中有一个吸热熔化峰(峰值温度:93.5℃)和一个放热分解峰(峰值温度:199.4℃).对配合物进行了感度测试,其摩擦感度为240 N,撞击感度>40 J.对比研究了双配体的[Cu(MIM)2(AIM)2](DCA)2与单配体的[Cu(MIM)4](DCA)2、[Cu(AIM)4](DCA)2对高氯酸铵(Ammonium Perchlorate,AP)热分解的催化作用,结果表明双配体的含能配合物具有更好的催化效果,使AP的分解峰值温度提前到285.6℃,放热量升高到2458 J·g-1,热分解活化能降低到81.5 kJ·mol-1,表现出作为复合推进剂催化剂的潜力.