多孔核壳结构Ni@C纳米棒的制备及其对高氯酸铵热分解催化性能的影响

为了提高纳米金属对高氯酸铵(AP)热分解的催化作用,采用溶剂热法与高温煅烧法,以镍基有机金属骨架(Ni-MOF)为前驱体制备了Ni@C纳米棒。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、高倍透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、全自动物理吸附分析仪等表征了Ni@C纳米棒的形貌、结构及组成,并通过差示扫描量热仪研究了不同煅烧温度下Ni@C纳米棒对AP热分解的催化效果。结果表明,Ni@C纳米棒为以金属Ni为核、C层为壳的多孔核壳结构,且高度石墨化的C层有效防止了纳米Ni颗粒的氧化。Ni@C纳米棒对AP热分解的催化性能优于单独镍纳米颗粒和碳纳米棒。尤其是1000℃煅烧后的Ni@C纳米棒使AP的高温分解峰峰温从423.4℃降低至323.8℃,表观分解热从825.4 J·g~(-1)提高到1423.8 J·g~(-1),反应活化能从172.50 kJ·mol~(-1)降低至130.04 kJ·mol~(-1)。     

球形Al-Si合金燃料的制备及其反应特性

针对推进剂、混合炸药对新型金属合金燃料的使用需求,采用绝氧-闭环高速离心雾化法制备了Si含量分别为12%和20%球形Al-Si合金燃料(Al-12Si和Al-20Si)。采用扫描电镜(SEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、金相分析对合金燃料的结构及组成进行了表征,采用氧弹量热仪、热重与差示扫描量热联用(TG-DSC)对燃料的燃烧热和热氧化特性进行了研究,在550,620,1000℃及1200℃下原位取样测试了Al-20Si热氧化产物的形貌及组成。结果表明,Al-Si合金燃料为典型的球形壳核结构,表面主要是由初晶Si片组成的"壳",其尺寸随合金燃料粒度的增大而增大,内部是网状Si骨架立体结构。Al-12Si的燃烧热为29.285 kJ·g~(-1),热氧化反应至1200℃增重为51.17%;Al-20Si的燃烧热为29.039 kJ·g~(-1),热氧化反应至1200℃增重为43.33%。     

3,3′-二硝胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱基含能离子盐的合成及性能（英）

以3,3′-二胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱(AOF)为原料,经纯硝酸硝化得到3,3′-二硝胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱(NOF)。通过复分解反应与多氮阳离子(碳酰肼(CBH)、氨基胍(AG))结合得到了两种新的含能离子盐—3,3′-二硝胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱碳酰肼盐(NOF-CBH)和3,3′-二硝胺基-4,4′-氧化偶氮呋咱氨基胍盐(NOF-AG)。通过¹H NMR、¹³C NMR、IR及元素分析表征了化合物的结构。用TG-DTG研究了化合物的热行为。采用量子化学方法对比研究了NOF及其阴离子NOF^2-的几何构型。预估了化合物的爆轰性能。结果表明,NOF-CBH和NOF-AG的初始分解温度分别为144.9,151.6 ℃,高于NOF的90 ℃。NOF-CBH和NOF-AG的标准摩尔生成焓分别为515.86 kJ·mol^-1和815.96 kJ·mol^-1,密度分别为1.82 g·cm^-3和1.75 g·cm^-3,理论爆速均大于8500 m·s^-1。     

CNTs/KNO3纳米粒子制备及表征

分别采用重结晶法和中和反应法制备了碳纳米管/硝酸钾(CNTs/KNO_3)纳米复合粒子,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射能谱(XRD)、比表面积(SSA)和差热分析(DSC)等手段对复合粒子进行了表征.结果表明:两种制备过程实现了KNO,在CNTs外表面的负载,重结晶法制备的复合粒子的比表面积比CNTs降低了113.9 m~(2)·g~(-1),热分解温度与KNO_3相当;反应法制备的复合粒子的比表面积比CNTs降低了138.7 m~2·g~(-1),热分解温度比KNO_3降低了28℃.表明反应法制备的样品中,CNTs对KNO_3的热分解过程具有催化作用.     

铝合金表面处理对玻璃纤维-铝合金叠层板性能的影响

对铝合金表面经化学法、机械-化学法或化学-阳极氧化法预处理后,再经铺设玻璃纤维布、浸渍环氧树脂、静置固化等过程,获得玻璃纤维-铝合金叠层板;观察分析了铝合金表面和叠层板界面微观形貌,并测试叠层板力学特性。结果表明:3种预处理方法相比较,铝合金表面微孔孔径依次增大、孔数依次增多、分布依次更均匀;化学-阳极氧化法处理的铝合金制备的叠层板界面缺陷少、力学特性好。     

四硝基乙酰胺酸(TNAA)的合成及热性能

以1,1'-二氨基-2,2'-二硝基乙烯(FOX-7)为原料,经浓硝酸硝化及有机溶剂萃取得到高氧平衡化合物——四硝基乙酰胺酸(TNAA)。对比了四种有机萃取溶剂(二氯甲烷、氯仿、四氯化碳和乙酸乙酯)所得TNAA的收率及纯度。采用DSC和TG研究了TNAA的热行为。结果表明,确定二氯甲烷为最佳萃取溶剂,其收率为95.0%,纯度为99.4%。升温速率10 K·min~(-1)下,TNAA熔化吸热峰的初始温度、峰值温度分别为84.8℃和87.8℃,熔融焓为61.7 J·g~(-1);分解放热峰的初始温度、峰值温度分别为117.7℃和131.4℃,分解热为934.8 J·g~(-1)。采用Kissinger方法得到的TNAA的热分解反应活化能E为124.7 k J·mol~(-1),指前因子A为10~(16.1)s~(-1)。自加速分解温度T_(SADT)为102.3℃、热爆炸临界温度T_b为112.2℃、T=Tp时TNAA热分解反应的热力学参数ΔH~≠、ΔS~≠以及ΔG~≠,分别为121.5 k J·mol~(-1)、61.2 J·K~(-1)·mol~(-1)和98.0 k J·mol~(-1)。     

旋转填料床中活性炭吸附含酚废水研究

以旋转填料床(RPB)作为吸附设备,活性炭为吸附剂处理模拟含酚废水,考察了转速、液体流率及初始浓度等因素对苯酚去除率的影响,确定适宜操作条件;分别采用拟一级和拟二级动力学模型研究了吸附动力学,并考察了各因素对吸附速率常数的影响;在相同操作条件下就去除率和速率常数与传统吸附法进行对比。结果表明:超重力因子为44.68、液体流率为35 L·h~(-1)时,处理初始浓度为1000 mg·L~(-1)苯酚废水,吸附2 h后,苯酚去除率最大,为90%左右,相同操作条件下较传统吸附法提高了30%;拟二级动力学模型线性拟合得到的吸附速率常数随着超重力因子以及液体流率的增大而增大,并得到最适宜操作条件下旋转填料床吸附法和传统吸附法的动力学方程分别为t/qt=0.02648+0.77932t和t/qt=0.02869+1.55707t,吸附速率常数较传统吸附法而言,由5.28×10~(-4)提高到9.02×10~(-4)。     

Fenton氧化法分解水中硝酸异丙酯

采用Fenton试剂氧化法对水中硝酸异丙酯进行处理,通过正交试验研究了各个工艺参数对反应的影响,以及间接碘量法对硝酸异丙酯含量进行测定。结果表明:当反应条件为0.4mol/L H_2O_2、60mmol/L FeSO_4、pH值6,温度80℃时,硝酸异丙酯的去除率可达到86%;H_2O_2浓度、FeSO_4浓度、pH值、温度各因素对反应效果的影响依次减弱。对氧化反应进行了动力学计算,发现反应遵从一级反应动力学,优方案的速率常数k为0.023min~(-1)。     

3,3'-二氨基-4,4'-氧化偶氮呋咱的热分解行为及热力学性质

采用TG-DTG和DSC研究了3,3'-二氨基-4,4'-氧化偶氮呋咱(DAOAF)的热分解行为,运用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法计算了DAOAF的热分解动力学参数;利用DSC仪的连续比热容测定模式测定了DAOAF的比热容;根据比热容与热力学函数关系,计算了DAOAF以298.15 K为基准的热力学函数在253~373 K温区的焓、熵和吉布斯自由能函数值。结果表明,DAOAF是一种熔融分解型含能材料,DAOAF热分解的平均活化能和指前因子分别为152.23 kJ·mol~(-1)和1012.53s~(-1)。得到比热容随温度变化的关系式cp(J·g~(-1)·K~(-1))=0.00303T+0.17235(253 KT373 K),298.15 K时DAOAF的标准摩尔热容为228.05 J·mol~(-1)·K~(-1)。     

杂质对混合硝酸酯及其含能粘合剂安定性的影响

以混合硝酸酯和含70%混合硝酸酯的高能粘合剂作为原料,通过添加不同的杂质,研究了杂质及其含量对硝酸酯安定性的影响.结果表明,随着Fe3 、Cl-、NO3-杂质离子浓度的增加,混合硝酸酯的安定性均降低,NO3-离子对混合硝酸酯安定性的影响最大;Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3、BaCl2对含70%混合硝酸酯高能粘合剂安定性的影响依次减弱,且浓度越大,对安定性影响越大.在三种贮存温度下,随着pH值增大,高能粘合剂的安全贮存时间呈现先增大后减小的趋势,含70%混合硝酸酯高能粘合剂pH＝7.08时,安定性最好,安全贮存时间最长;随着高能粘合剂中含水量的增加,高能粘合剂的安全贮存时间也相应降低.     

过渡金属负载对活性炭电极比电容的影响

选用不同孔结构的活性炭采用浸渍法负载金属离子 ,考察活性炭在负载前后的比电容变化情况。研究表明 ,金属Mn、Co、Ni具有比较明显的准电容效应 ,其中负载金属Mn的中孔活性炭和微孔活性炭的比电容分别增加6 3.17%和 19.6 9% ,而金属Mo、Fe和Y的准电容效应不显著。中孔活性炭负载金属Mn时 ,比电容随负载量的增加而上升 ;微孔活性炭负载 5 %时比电容最大为 340 .16F/ g。     

苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应

采用循环伏安法研究了苯酚在Ti/IrO_2-Ta_2O_5电极上的电化学反应行为,通过高效液相色谱(HPLC)、总有机碳(TOC)测定仪、化学需氧量(COD)消解装置研究了该电极降解苯酚的效能。结果表明:苯酚在Ti/Ir O2-Ta2O5电极上的电化学反应主要发生在析氧反应区,而较高浓度苯酚可发生少量的不可逆的直接电化学氧化反应。在支持电解质浓度为5 g·L~(-1)、苯酚初始浓度100 mg·L~(-1)时,可获得较大的氧化峰电流和较高的电荷利用率。在苯酚初始浓度100 mg·L~(-1),电解质浓度5 g·L~(-1),反应时间120min,电流40 m A的适宜操作条件下,苯酚、COD、TOC去除率和平均电流效率(ACE)可分别达82%、49%、39%和24.5%。     

有机改性二氧化硅纳米胶囊化相变材料研究

胶囊化相变材料(PCMs)在炸药件隔热防护、电子器件控温等具有潜在应用价值,但现有无机壁材胶囊化PCM s存在粒径大、易破裂及与有机聚合物相容性差等局限。本研究利用不同有机硅烷前驱体在细乳液中的界面水解-缩聚方法,合成了一系列有机改性二氧化硅包覆正十八烷相变纳米胶囊。分别采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)和水接触角(WCA)等手段对其化学结构、结晶结构、形貌、相变特性和壁材疏水性进行了表征。结果表明,通过改变有机硅烷前驱体的体积比,得到了球形和碗状两种形貌的相变纳米胶囊,尺寸为200~693 nm,熔融焓为93.2~107.5 J·g~(-1),胶囊壁材的水接触角为67°~155°,可实现亲水-疏水-超疏水性表面性质调控。并且有机改性二氧化硅纳米胶囊化PCMs在超声作用下不易破碎,显示力学性能得到了改善。     

氨基酸改性碳纤维电极电化学及海洋电场响应性能

碳纤维表面引入含氧、含氮官能团,可提高其电化学性能和电场响应性能。将谷氨酸、甘氨酸、赖氨酸作为含氧、含氮官能团载体,在碳纤维表面接枝一层分子膜,通过扫描电子显微镜、红外吸收光谱等手段进行表面表征,并结合循环伏安曲线、电化学阻谱和电场响应曲线等测试方法,探究其电化学性能和电场响应性能变化。结果表明,改性后碳纤维电极具有较大的双电层电容和较低的低频容抗;配对碳纤维电极电位差漂移量均在5 mV/d以下,电化学自噪声均小于5 nV/Hz;配对碳纤维电极能较好地响应1 mV、1 mHz正弦交流电场信号,其中谷氨酸改性组线性度为0.058%,在改性组中最低,这与其特殊的双电层结构有关。本研究可为高性能海洋电场传感器研究提供新的技术路线和理论依据。     

微米级铝颗粒热氧化特性

利用同步热分析技术,以10 K·min~(-1)的加热速率将3种微米铝粉从室温加热至1110℃,分析获得的热重-微商热重-差热分祈曲线,并通过Satava-Sestak积分法计算得到氧化反应的动力学参数及最可几机理函数;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对不同阶段的氧化产物进行观察分析。结果表明,粒径越小的铝粉,越容易被氧化,其氧化程度也越深。微米铝粉的氧化过程可分为三个阶段:阶段Ⅰ,温度低于550℃,反应非常缓慢,Al颗粒表面的无定形氧化铝层缓慢生长;阶段Ⅱ,550~670℃,氧化层由无定形氧化铝向γ-Al_2O_3转变,新形成的γ-Al_2O_3层不能在Al颗粒表面形成一个连续完整的外壳,裸露的Al与氧气接触,因此在阶段Ⅱ开始时,氧化速率迅速增大,当γ-Al_2O_3层完全覆盖Al核后,氧化速率迅速降低;阶段Ⅲ,670~1110℃,在内部熔融态Al受热体积膨胀及氧化铝由γ-Al_2O_3向α-Al_2O_3转变引起表面积收缩的共同作用下,颗粒表面氧化壳层产生裂缝或破碎,活性Al释放,氧化反应非常剧烈,最终生成稳定的α-Al_2O_3。粒径越小的Al粉,其氧化反应的表观活化能越低,反应越容易进行;3种样品的热氧化反应均符合边界控制模型函数R3:G(α)=G(α)=1-(1-α)~(1/3),温度适用范围550~1110℃。     

一种非铅双基推进剂燃烧性能调节

改变新型有机铋铜复盐( Gal-BiCu)催化剂的含量,采用不同类型和含量配比的增塑剂(苯二甲酸二乙酯(DEP)、硝化甘油(NG)、醋酸甘油酯(TA)和吉钠(DINA))以及添加不同粒径炭黑的方法,研究了非铅绿色推进剂燃烧性能调节技术.结果表明,采用新型催化剂Gal-BiCu,10 MPa下推进剂燃速可在13.92 ～...     

电接枝聚乙烯亚胺改性碳纤维电极电化学性能及其电场响应研究

碳纤维电极表面氨基改性可以显著提高其电化学性能和电场响应性能。通过高温氧化和电化学接枝相结合的方法,在碳纤维表面接枝不同分子量（0.6K、1.8K、10K）聚乙烯亚胺分子来调控电极/海水界面双电层结构。实验发现,长分子链之间因氢键更强的相互作用更容易穿插交叠,形成稳定双电层结构。结果表明：PEI-10K的性能最佳,其比电容达到12.8 F·g^-1,电荷转移电阻和低频容抗显著降低;配对电极的电位漂移量仅为0.05 mV/d,电极自噪声降为2.61 nV/sqrt(Hz),并且可以响应1 mHz、0.03 mV/m的低频弱电场信号;改性后碳纤维电极的响应灵敏度、准确度得到了显著提高,可用于制备高性能海洋电场传感器,提高水下电场探测能力。     

爆炸驱动燃料抛散的非理想化特征

利用LS-DYNA对燃料空气炸药(FAE)装置中心装药不耦合系数(De)的最佳值、中心装药偏移和壳体单侧弱化所引起的燃料抛散的非对称性特征进行了研究。计算结果表明:中心装药的不耦合系数并非越大越好,在本研究中,De=2时最佳;中心装药负偏移2 mm时,燃料在正方向抛散速度增大6 m·s-1,在负方向的抛散速度减小13 m·s-1,负偏移量增大,负方向抛散速度减小和正方向抛散速度增大的趋势更加明显,说明中心装药的偏移对FAE燃料的抛散有同向抑制,反向促进作用;FAE装置壳体出现单侧弱化时,装置两侧燃料的抛散速度都降低,同等条件下,采用聚氯乙烯壳体的FAE装置两侧燃料抛散速度减小程度小于采用钢制壳体的FAE装置,这说明速度的减小在使用弱约束时表现轻微,使用强约束时表现显著。     

球磨-液相氧化短碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

采用球磨鄄液相氧化法制备了表面改性的短碳纤维(SCF),选用改性后不同尺寸的短碳纤维增环氧树脂(EP),通过挤出成型法制备短碳纤维/ 环氧树脂(SCF/ EP) 复合材料. 利用原子力显微镜(AFM)检测和接触角测定等方法研究了改性短碳纤维的表面形貌及其与环氧树脂浸润性能的变化;借助扫描电子显微镜(SEM)观察及拉伸和冲击测试等手段表征SCF/ EP 复合材料的微观组织和力学性能,分析了其增强机制。结果表明:球磨鄄液相氧化法改善了纤维与树脂的浸润性能,SCF/ EP 复合材料拉伸强度和冲击强度最大值分别达到了71.2 MPa 和27.75 kJ/ m2,比纯环氧树脂提高了103.4%和63.9%. 短碳纤维增强SCF/ EP 复合材料的机制主要有脱粘和拔出机制、裂纹偏转机制和桥联机制。