CNTs负载Fe2O3的制备及催化氧化剂的热分解研究

采用液相沉淀法制备了沉积于碳纳米管(CNTs)表面的Fe2O3纳米粒子(CNTs/Fe2O3),用透射电子显微镜(TEM)、光电子能谱仪(XPS)和X射线衍射仪(XRD)对其进行了表征。研究了CNTs/Fe2O3纳米粒子对高氯酸铵(AP)、二硝酰胺铵(ADN)和硝酸铵(AN)的催化热分解。结果表明,CNTs表面上均匀地负载了平均粒径为22nm的α-Fe2O3。添加了1%、3%和5%CNTs/Fe2O3纳米粒子的AP的初始分解温度分别降低了33.7,40,50.8℃,热分解峰温分别降低了14.7,22.9,26.4℃。添加1%CNTs/Fe2O3纳米粒子的ADN和AN的初始分解温度分别降低了12.1,3.6℃,热分解峰温分别降低了18.6,6.6℃。     

高负载量Cu1/Al2O3单原子催化剂的制备及其对AP热分解的影响

为了提高高氯酸铵(AP)的热分解性能,采用蒸发诱导自组装的方法制备了Cu1/Al2O3单原子催化剂.采用X射线粉末衍射(XRD)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、透射电镜(TEM)、X射线吸收光谱(XAS)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂形貌和结构进行了表征,并利用差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TG)研究了其对AP热分解性能的影响.结果表明,活性金属铜以Cu—O键形式稳定在载体表面,呈现均匀的单原子分散状态,Cu负载量高达8.7％质量分数;当Cu1/Al2O3单原子催化剂用量为质量分数5％时,AP的高温分解峰温为319℃,与纯AP相比提前了85℃,催化效果明显优于前驱体Cu(NO3)2·3H2O以及常见的nano-CuO催化剂,表明Cu1/Al2O3单原子催化剂对AP的热分解具有优异的催化作用.     

机械粉碎法制备纳米CuCr2O4及其对高氯酸铵热分解性能的影响

采用HLG-5型纳米化粉碎机批量制备了粒径约为60nm的纳米CuCr2O4.通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对样品的结构及形貌进行表征,并采用差示扫描量热仪(DSC)分别研究工业CuCr2O4、共沉淀法制备的纳米CuCr2O4及机械粉碎法制备的纳米CuCr2O4对高氯酸铵(AP)热分解性能的影响。结果表明,与前二者相比,机械粉碎法制备的纳米CuCr2O4对AP具有更好的催化性能,能够使其速率常数提高,高温分解活化能减小。这将促进纳米CuCr2O4作为燃速催化剂在AP基复合推进剂中的应用。     

纳米Mn3O4复合催化剂的制备及其对AP热分解性能的影响

为了提升高氯酸铵(AP)基固体推进剂的燃烧及点火等性能,采用离子交换法制备了海藻酸锰薄膜,煅烧后得到了纳米Mn_3O_4复合催化剂,研究了其对AP热分解性能的影响。采用扫描电镜、傅里叶红外、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪等对制备的纳米Mn_3O_4复合催化剂形貌和结构进行了表征。结果表明,通过锰离子交换后,海藻酸钠变为海藻酸锰,所形成的薄膜表面光滑致密;400℃煅烧后原位生成的纳米Mn_3O_4颗粒负载在碳化后的海藻酸骨架上,其对AP的催化效果随着纳米Mn_3O_4复合催化剂含量的增加而增强,并且放热速率明显增加;当纳米Mn_3_O4复合催化剂含量为3%时,与纯AP相比,AP的分解温度降低了89.1℃。     

Mn_3O_4微球的制备及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以四水合乙酸锰和无水乙醇为原料,用溶剂热法制备了Mn3O4微球。研究和讨论了反应温度、反应时间对实验结果的影响。得到了160℃反应4 h的最佳条件。用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)表征了Mn3O4微球的组成和形貌。用差示扫描量热仪(DSC)研究了Mn3O4微球对高氯酸铵(AP)热分解性能的影响。结果表明,Mn3O4微球是结晶度较高、粒径介于4~10 nm的超细Mn3O4粒子的聚集体。与纯AP相比,Mn3O4微球/AP混合物中AP的热分解温度下移160.1℃,出现在297.1℃,表明Mn3O4微球对AP热分解有明显的催化作用。     

CuO/PG纳米复合材料的制备及其对AP催化分解性能的影响

为改善纳米CuO的催化效果,以多孔石墨烯(PG)为载体,采用络合沉淀法分别制备CuO形貌为片状、线状、棒状和球状的CuO/PG纳米复合材料,并通过差示扫描量热法(DSC)测试了CuO/PG纳米复合材料对高氯酸铵(AP)热分解的影响,分析了其催化机理。结果表明,与相同形貌的纳米CuO相比,CuO/PG纳米复合材料的比表面积更大,对AP热分解的催化效果更好。在四种CuO/PG纳米复合材料中,球状氧化铜粒径最小,约4 nm,其复合材料的比表面积最大,约115 m~2·g~(-1),故催化活性位点最多,催化AP分解效果最好,使其高温分解放热峰温度下降至310.1℃。     

ZnMn2O4陶瓷的固相法合成及其电性能

采用传统固相合成工艺制备ZnMn2O4陶瓷,借助XRD、SEM等分析手段确定制备ZnMn2O4陶瓷所需的最佳预烧温度和烧结温度,研究不同烧结温度对ZnMn2O4陶瓷交流阻抗谱的影响。介绍了ZnMn2O4薄膜的制备和阻变特性。结果表明:ZnMn2O4陶瓷的最佳预烧温度和烧结温度分别为750、1 100℃;在750℃预烧、1 100℃烧结温度条件下,几乎没有气孔;ZnMn2O4陶瓷模拟等效电路为(R(C(RQ))),低频区电荷扩散属于平面无限扩散过程,高频区界面阻抗近似无穷大;介电常数随烧结温度的增大而减小,介电损耗随烧结温度的增大而增大;磁控溅射可得到ZnMn2O4薄膜且具备阻变特性。     

镁基储氢材料对AP/Al/HTPB复合固体推进剂性能的影响

用差示扫描量热仪（DSC）研究了镁基储氢材料（Mg2NiH4，Mg2Cu—H和MgH2）对高氯酸铵（AP）及AP／Al／HTPB复合固体推进剂热分解性能的影响。结果表明，含量5％的镁基储氢材料对AP热分解过程具有明显的催化促进作用。含量1．3％的镁基储氢材料可以降低AP／Al／HTPB复合固体推进剂热分解过程的热分解温度，使分解热明显增加，表现出显著的增强促进作用。燃速测定结果表明，在8MPa下，含量1．3％的Mg2 NiH4，Mg2Cu—H和MgH2可以分别使AP／Al／HTPB复合固体推进剂的燃速提高3．5％、14．4％和13．9％。镁基储氢材料对AP和AP／Al／HTPB复合固体推进剂热分解的作用效果与其含氢量有关，MgH2的含氢量大，作用效果好。镁基储氢材料主要通过催化AP／Al／HTPB复合固体推进剂中AP的热分解，表现出对AP／Al／HTPB复合固体推进剂热分解具有较好的催化效果。     

溶胶-凝胶法制备RDX/SiO2纳米复合含能材料

利用溶胶-凝胶法制备RDX纳米复合含能材料的干凝胶及气凝胶。采用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对其形貌和晶体结构进行表征,测试了其热分解性能和撞击感度。结果表明,RDX含量为45%的RDX/SiO2纳米复合含能材料气凝胶的DSC分解峰温提前了15.4℃。SiO2凝胶基体可以降低RDX的撞击感度,并且随SiO2基体含量的增大降低幅度增大。     

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.     

两种Fe_2O_3@rGO纳米复合物的制备及其对TKX-50热分解的影响

使用水热和溶剂热两种方法制备了还原石墨烯(rGO)负载Fe_2O_3纳米颗粒的复合物(h-Fe_2O_3@rGO和s-Fe_2O_3@rGO),并使用溶剂热法制备了未负载的rGO与Fe_2O_3纳米颗粒,通过X射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对制备的Fe_2O_3纳米颗粒、rGO、h-Fe_2O_3@rGO和s-Fe_2O_3@rGO进行了表征。结果表明,rGO作为基底进行负载可以有效解决Fe_2O_3纳米颗粒的团聚问题,极大地提高了其分散性。相对于水热法制备的h-Fe_2O_3@rGO,使用二甲基甲酰胺(DMF)的溶剂热法可以避免rGO基底的堆叠,进一步提高所负载的Fe_2O_3纳米颗粒分散性。用差式扫描量热法(DSC)研究了制得的h-Fe_2O_3@rGO、sFe_2O_3@rGO和Fe_2O_3纳米颗粒对1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟铵盐(TKX-50)热分解性能的催化效果。结果表明Fe_2O_3纳米颗粒、rGO、h-Fe_2O_3@rGO和s-Fe_2O_3@rGO纳米复合物对TKX-50的热分解具有良好的催化活性,TKX-50的低温分解峰峰温分别降低了33.9,10.9,25.5℃和40.7℃;表观分解热分别增加至1747,1924,2096 J·g~(-1)和2983 J·g~(-1)。相对于h-Fe_2O_3@rGO和Fe_2O_3纳米颗粒,溶剂热法制备的s-Fe_2O_3@rGO纳米复合物具有更好的催化效果。     

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。     

纳米金属氧化物对HMX的催化热分解

用PDSC、TG和等温TG方法考察了九种纳米金属氧化物对HMX热分解过程的影响.结果发现,HMX熔融之前,金属氧化物使HMX固相分解增大,尤其是PbO、Al2O3和TiO2大大地催化了HMX的固相分解,3 MPa压力下PbO和Al2O3使HMX的固相放热抵消了HMX的熔融吸热,使熔融峰消失.PbO也催化了高压下HMX的液相分解,但Al2O3和TiO2对液相分解的作用不大.低升温速率TG结果和低于HMX熔融温度的等温TG试验结果与常压DSC固相分解的结果一致,其结果更有利区分纳米与非纳米材料的不同催化作用.     

CNTs/KClO4复合材料的形貌特征及热行为

为有效避免点火药中纳米级氧化剂颗粒的团聚,进一步提高点传火稳定性,通过NH4ClO4溶液和KOH溶液的复分解反应制备了碳纳米管/高氯酸钾(CNTs/KClO4)复合材料。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、差热分析(DSC)和比表面积(SSA)分析研究了CNTs/KClO4复合材料的形貌特征及热行为。结果表明:用这种方法制备的KClO4能有效涂敷在碳纳米管上。与纯CNTs相比,负载KClO4的碳纳米管管径明显增粗,CNTs/KClO4复合材料的比表面积降低了40.719 m2·g-1。与KClO4相比,CNTs/KClO4复合材料的热分解温度前移了75℃,晶型转变峰温前移了5℃。与以KClO4为原料制备的Mo/KClO4点火药相比,以CNTs/KClO4复合材料为原料制备的Mo/KClO4点火药的热导率提高了33.9%。     

Mn(CHZ)2(N3)2配合物的合成、晶体结构与热分解研究（英）

合成了以碳酰肼(CHZ)为配体,以叠氮离子为混合配体的配合物:Mn(CHZ)2(N3)2,并对其进行了元素分析及红外表征。利用X射线单晶分析测定了其晶体结构,晶体属于三斜晶系,P墿空间群,晶体学数据为:a=8.2217(17),b=8.7427(18),c=9.4532(19),α=86.376(4)°,β=69.104(3)°,γ=74.019(3)°,V=609.8(2)3,Dc=1.738g.cm-3,Z=2,R1=0.0316,wR2[I>2σ(I)]=0.0826,S=1.132。中心Mn(Ⅱ)离子与两个碳酰肼分子和两个叠氮离子配位形成六配位八面体结构,其中碳酰肼分子通过羰基上的氧原子和端基上的氮原子以二齿螯合配体方式配位,叠氮离子通过端基氮原子以单齿配体方式配位。用DSC、TG-DTG技术研究了标题配合物的热分解,研究结果表明,在500℃,分解的最终残渣为MnO。     

含能配位聚合物[Pb(BTO)(H2O)]n的合成、结构与性能

以5,5'-联四唑-1,1'-二羟基二水化合物(H_2BTO·2H_2O)与Pb(NO_3)_2为原料,采用简单的一步溶剂热法合成了一种配位聚合物[Pb(BTO)(H_2O)]n(BTO=5,5'-联四唑-1,1'-二氧化合物)。用X射线单晶衍射、傅里叶变换红外光谱及元素分析对目标化合物进行了表征。利用差热分析(DTA)、差示扫描量热分析(DSC)和热重-微分热重分析(TG-DTG)研究了该含能配位聚合物的热分解过程。采用Kissinger法和Ozawa法分别计算了其热分解动力学参数(活化能E_K、E_O、指前因子A)。用WL-1型撞击感度测试仪测定了[Pb(BTO)(H_2O)]_n的特性落高H_(50),采用DTA分析了其对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能。结果表明,该晶体属于单斜晶系,C2/c空间群,a=14.342(3),b=6.5757(12),c=8.4715(16),V=683.3(2)~3,D_c=3.823 g·cm~(-3),Z=4。在5 K·min~(-1)的DSC曲线上,其分解峰值温度为582.2 K,TG曲线上存在三个质量损失阶段,主要质量损失阶段位于543.9~599.5 K,最终剩余残渣质量为44.60%。E_K=211.67 kJ·mol~(-1),E_O=210.64 kJ·mol~(-1),ln(A/s~(-1))=18.594,H_(50)=7.6 cm,显示其具有较好的热稳定性和适当的感度。该配位聚合物添加量为10%时,AP的高温分解峰提前40.1 K,而且热分解反应的激烈程度也大大提高,对AP表现出良好的催化性能。     

硅烷偶联剂稳定化处理的多孔硅/Pb3O4的反应性能

为了将多孔硅应用于新型含能材料,研究了经硅烷偶联剂稳定化处理的多孔硅/Pb3O4的反应性能。用电化学腐蚀法制备了多孔硅,用KH550、KH560和KH570改性了多孔硅,制成了10/90-多孔硅/Pb3O4点火药。用氧弹、DSC、TG、MS测定了多孔硅/Pb3O4点火药的反应性能,用XRD分析了多孔硅/Pb3O4点火药分解和燃烧后的残渣。结果表明:(1)经硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570处理的多孔硅/Pb3O4点火药(样品2、样品3、样品4)的放热量低于未经硅烷偶联剂处理的多孔硅/Pb3O4点火药(样品1),但其放热峰温度未发生改变,表明硅烷偶联剂只影响多孔硅/Pb3O4点火药分解反应的动力学行为;(2)样品1～4燃烧热值的降低次序为样品2>样品3>样品4>样品1;(3)多孔硅/Pb3O4点火药分解和燃烧后的残渣为氧化铅和硅酸铅;(4)硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570可使多孔硅在空气中的稳定性提高。     

三硝基均苯三酚一铵盐的合成、晶体结构、热分析及感度性能研究（英）

合成了三硝基间苯三酚一铵盐NH4(H2TNPG),并对其进行了元素分析及红外表征。利用X射线单晶分析测定了其晶体结构,晶体属于单斜晶系,空间群为C2/c,晶体学数据为:a=9.307(2),b=21.144(6),c=9.797(2),β=99.56(3)°,V=1901.0(8)3,Z=8。该化合物是由一个铵根离子与一个一价的三硝基均苯三酚负离子相结合而形成的离子型化合物,分子中存在的大量氢键及铵根离子与三硝基均苯三酚负离子之间的静电引力使得该化合物具有较高的热稳定性和较低的感度。用DSC、TG-DTG技术研究了标题化合物的热分解,研究结果表明:在10℃·min-1的升温速率下,标题化合物只有一个剧烈的放热分解过程,该过程发生在219.2~234.3℃之间,分解产物主要是气体产物。感度测试结果表明,该化合物对外部刺激钝感。     

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.     

CF_3SO_3H/H_2O喷射结晶制备纳米TATB

为获得粒度可控、纯度较高的纳米1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB),采用三氟甲磺酸为溶剂,去离子水为非溶剂,通过喷射结晶法制备了纳米TATB。研究了制备工艺及p H对TATB粒度和纯度的影响规律。用场发射扫描电镜(FE-SEM)、BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积测试、X射线衍射(XRD)、高效液相色谱(HPLC)和差示扫描量热(DSC)等对纳米TATB的形貌、比表面积、晶体结构、纯度和热分解特性进行了表征。结果表明,喷射过程中溶剂-非溶剂的体积比可以影响纳米TATB形貌和粒度,随着溶剂/非溶剂比例的减小,样品的粒径变小,颗粒更均匀;在溶剂与非溶剂的体积比为1∶50的条件下,可以获得粒径为60nm、颗粒均匀、比表面积为31.6 m~2·g~(-1)的纳米TATB。p H值对纳米TATB的纯度影响很关键,用水洗至p H=7,样品纯度可以达到98.1%。