纳米Fe2O3/高氯酸铵复合粒子的制备及其热分解性能研究

用溶剂-非溶剂法制备了纳米Fe2O3／高氯酸铵(AP)复合粒子,并用TEM,SEM,XRD和ICP对其进行了表征．为了研究纳米复合粒子中纳米Fe2O3对AP热分解的催化性能,将相同比例的微米Fe2O3和纳米Fe2O3与AP分别简单混合后作对比,并用DTA对三种样品进行了热分析．结果表明,三种样品中的Fe2O3粒子都能催化AP的热分解;但纳米Fe2O3粒子的催化性能优于微米Fe2O3粒子,纳米Fe2O3／AP复合粒子中纳米Fe2O3对AP的催化性能优于纳米Fe2O3与AP简单混合物．与纳米Fe2O3与AP简单混合的样品相比,纳米复合粒子中的AP高温分解峰温降低20．1℃,低温分解峰几乎消失,表观分解热由850．2J／g提高到1080．8J／g．证明纳米Fe2O3与AP的复合处理能显著提高纳米Fe2O3对AP热分解的催化性能．并用不同样品中AP热分解的动力学参数对所得结果进行了理论分析．     

纳米Fe2O3的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能

 用两相体系方法制备了纳米Fe2O3，并用X射线衍射、红外光谱和粒度分析对其结构进行了表征．结果表明，当有机溶胶的pH＝6，油酸与Fe3＋的摩尔比为1∶3．5时，Fe（OH）3在油相中的萃取率可高达90％，将有机溶胶在120℃回流8h后可得到非晶态、窄粒度分布的纳米Fe2O3粒子，其粒径在12nm左右．分别采用恒容燃烧热和差热分析研究了纳米Fe2O3对高氯酸铵热分解的催化性能．结果表明，在模拟固体推进剂中分别加入4．7％微米Fe2O3和4．7％纳米Fe2O3后，恒容燃烧热分别提高了2350．84和5095．70J／g．在高氯酸铵中加入5％微米Fe2O3可使高氯酸铵两个放热峰的出现分别提前1．10和62．25℃，而加入5％纳米Fe2O3时分别提前61．89和118．82℃，这说明纳米Fe2O3的催化活性优于微米Fe2O3．     

纳米Cu2O的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能

 以Cu(NO3)2和NaOH为原料,以水合肼为还原剂,通过沉淀法在室温下制备了纳米Cu2O. 采用X射线衍射、透射电镜和X射线光电子能谱等手段对产物进行了表征,并用热分析法考察了不同形貌的纳米Cu2O对高氯酸铵热分解的催化作用. 结果表明,通过改变NaOH溶液的加入量可分别得到长针形和多边形的纳米Cu2O. 通过调节反应物浓度可以将纳米Cu2O粒径控制在19～68 nm. 不同形貌的纳米Cu2O均能强烈催化高氯酸铵的热分解,其中分散性良好的多边形纳米Cu2O的催化活性较高,添加2%的多边形纳米Cu2O可使高氯酸铵的高温分解温度降低103 ℃,分解放热量由590 J/g增至1350 J/g.     

纳米Co3O4的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能

 选用CoCl2·6H2O分别与NaOH, H2C2O4·2H2O, Na2CO3·10H2O及Na2C2O4组成四个反应体系,通过室温固相反应制备了不同平均粒径的纳米Co3O4, 并用X射线衍射和透射电镜对Co3O4的物相、形貌和粒径大小进行了表征. 结果表明, Co3O4的平均粒径分别为23, 30, 35和150 nm, 大小均匀,分散性好. 还用差热分析法考察了纳米Co3O4对高氯酸铵热分解的催化性能,并与微米Co3O4进行了比较. 结果表明,纳米Co3O4可使高氯酸铵的低温放热峰消失,高温放热峰温度降至323.5 ℃, 降低了128.5 ℃, 表观分解热增加了750 J/g, 达 1265 J/g, 纳米Co3O4对高氯酸铵热分解的催化性能明显好于微米Co3O4.     

Enhanced Thermal Decomposition Properties and Catalytic Mechanism of Ammonium Perchlorate over CuO/MoS2 Composite

In this report, CuO/MoS₂ composites were successfully prepared by the hydrothermal method where nano‐sized CuO was uniformly distributed on the surface of hierarchical MoS₂ substrates (CuO/MoS₂ composites). Their physicochemical properties and catalytic performance in ammonium perchlorate (AP) decomposition were investigated and characterized by XRD, SEM, TEM, BET, XPS, TG/DSC and combustion measurement. The results showed that it could decrease AP decomposition temperature at high decomposition stage from 416.5 °C to 323.5 °C and increase the heat release from 378 J/g (pure AP) to 1340 J/g (AP with catalysts), which was better than pure CuO nanoparticles (345.5 °C and 1046 J/g). Meanwhile, it showed excellent performance in combustion reaction either in N₂ or air atmosphere. The results obtained by photocurrent spectra, photoluminescence spectra and time‐resolved fluorescence emission spectra indicated that loading CuO mediated the generation rate and combination rate of electrons and holes, thus tuning the catalytic performance on AP decomposition. This study proved that employing the supports that can synergistically interact with CuO is an efficient strategy to enhance the catalytic performance of CuO.     

纳米Co-B非晶态合金对高氯酸铵分解的催化性能

 利用化学还原法制备了纳米 Co-B 非晶态合金,并用透射电镜、X射线衍射、差示扫描量热和N2吸附表面积测试等技术对样品进行了表征. 运用差热分析研究了纳米 Co-B 非晶态合金对高氯酸铵(AP)分解的催化性能. 结果表明,加入 Co-B 非晶态合金后AP的高低温放热峰相连,合并成一个高而大的放热峰,且峰温有很大程度的降低, 这说明纳米 Co-B 非晶态合金对AP热分解有很好的催化活性. 同时, Co-B 非晶态合金能使AP的表观分解热显著增大.     

钛酸锌的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能

ZnTiO₃ nanocrystals were prepared by sol-gel method, using Zn(NO₃)₂ and Ti(C₄H₉O)₄ in the topic. The as-prepared ZnTiO₃ nanocrystals were characterized by XRD, FTIR and TEM, and the catalytic performance of ZnTiO₃ nanocrystals of different contents for the ammonium perchlorate(AP)decomposition was investigated by thermal analysis. The results indicate that ZnTiO₃ with pure cube structure can be synthesized at 600 ℃ by this procedure,which was spheroid with particle size of about 60~100 nm. The results expressed that the low temperature decomposition peaks of AP is advanced by 17 ℃ and the high temperature decomposition peaks of AP is advanced by 24 ℃ when adding 5% nanoparticle ZnTiO₃ powder. The catalytic effects of ZnTiO₃ powders on the high temperature decomposition of AP are less than that of nanometer metal powders, but all the micron metal powders decrease the low decomposition temperature of AP.     

溶剂热合成Cu2O微球及其对高氯酸铵热分解的催化作用

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为添加剂,利用溶剂热法合成了Cu2O微球.考察了PVP用量以及反应温度对产物形貌的影响,并在反应时间为2.5与4.5h时分别合成了直径为100-200nm和1μm的Cu2O微球.同时,利用差热分析(DTA)技术考察了不同直径的Cu2O微球对高氯酸铵(AP)热分解的催化效果,结果表明:添加2%(w)的直径为100-200nm和1μm的Cu2O微球使得AP的高温分解温度分别降低了116和118°C,AP在低温阶段的分解量也明显提高.     

纳米铜粉对高氯酸铵热分解的影响

The decomposition behaviour of ammonium perchlorate (AP) has been investigated in the presence of Cu nanopowder by DTA. The results show that nanometer Cu powder decreased the first and second thermal decomposition temperature of AP by 35.1 ℃ and 130.2 ℃, respectively, and the DTA heat release of AP in the presence of Cu nanopowders increased to 1.20 kJ·g^-1, showing good catalytic effect on the thermal decomposition of AP. The catalytic effect of Cu micron-size powder on the thermal decomposition of AP was less than that of Cu nanopowder. With the increase in content, Cu nanopowder enhanced its catalytic effect on the high temperature decomposition of AP, however, it weakened its catalytic effect on the low temperature decomposition of AP. The mechanism of catalysis for the thermal decomposition of AP is as follows: (1) metal oxider acts as the intermedium in the process of election tranfer, (2) Cu nanopowder reacts with the decomposed product of AP, (3) Cu nanopowder has special surface effect.     

铜/纳米金刚石复合物的结构及其对高氯酸铵热分解的催化作用

Nano-Copper and Cu/UDD (ultradispersed diamond) nanocomposites were separately prepared by reduction of CuCl₂ aqueous solution and that doped with 0.7%(weight percent) of ultra-dispersed diamond. The as prepared nano-crystals were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and electron paramagnetic resonance techniques (EPR). It was found that homogeneous nucleation dominated the aqueous reduction reaction at high concentration and the diameter of nano-copper decreased as the reaction time shortened, yet at lower concentration heterogeneous nucleation predominated and the doped UDD functioned as heterogeneous nucleation. Otherwise large number of free-radicals existed in the nano-composites. Both of nano-copper and Cu/UDD nanocomposites were strong catalysts for AP decomposition, with Cu/UDD being a more effective one. The higher decomposition temperature for AP was 119 ℃ lower than that without catalyst. And the exothermic quantity of decomposition was from 590 J·g^-1 to 1 400 J·g^-1 by mix 2% of the Cu/UDD nanocomposites.     

Cu/Co/Fe水滑石衍生的复合氧化物催化高氯酸铵热分解的研究

以Cu/Co/Fe水滑石(Cu/Co/Fe-LDHs)为前驱体经过焙烧制备了Cu/Co/Fe复合氧化物(Cu/Co/Fe-MOs)。利用DTA和TG-MS研究了Cu/Co/Fe-MOs作为新型催化剂对高氯酸铵热分解的催化性能。结果表明,Cu/Co/Fe-MOs呈现为CuFe2O4和(CoFe2)O4晶相,具有70~110 m2.g-1的比表面积。晶粒大小均匀,尺寸在20~30 nm。添加4wt%的400℃焙烧得到的Cu/Co/Fe-MOs催化剂使高氯酸铵热分解反应的温度降低了139℃。Cu/Co/Fe-MOs是通过吸附在金属氧化物表面的超氧离子(O2-)来加速高氯酸铵热分解的。     

纳米金属粉对高氯酸铵热分解特性的影响

催化性能;纳米金属粉对高氯酸铵热分解特性的影响     

草酸铜原位催化高氯酸铵热分解的研究

通过TG-DTA-MS联用技术研究了草酸铜对高氯酸铵的催化过程。研究发现,草酸铜分解生成的氧化铜对高氯酸铵有较强的催化作用,添加2%的草酸铜使高氯酸铵的高温分解温度提前112℃。分解的气相产物主要有H2O,NH3,O2,HCl,Cl2,HNO,NO,N2O和NO2。在草酸铜原位分解生成的CuO表面吸附生成氧的过氧化离子(O2-)和氧离子(O-,O2-)是加速AP热分解反应的主要原因。     

多孔纳米CoFe2O4的制备及其对高氯酸铵的热分解催化性能

采用胶晶模板法制备出具有三维多孔结构的纳米CoFe₂O₄。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和N₂吸附-脱附对样品的晶型和形貌结构等进行表征,采用差示扫描量热法(DSC)对比研究多孔纳米CoFe₂O₄和球形纳米CoFe₂O₄对高氯酸铵(AP)的热分解性能的影响,并考察这两种催化剂对AP催化热分解的动力学参数。结果显示,制备出的多孔纳米CoFe₂O₄样品具有典型的尖晶石结构,孔径约200 nm;比表面积明显高于40 nm球形CoFe₂O₄,达到55.646 m²·g^-1。DSC测试结果表明：多孔纳米CoFe₂O₄的加入促进了AP的热分解,最高使AP的高温分解峰温降低91.46℃,能量释放最高达1120.88 J·g^-1,是纯AP分解放热量的2.3倍;多孔纳米CoFe₂O₄具有较高的比表面积,能提高催化反应的接触面积,使AP的高温分解峰温度更低,反应活化能较小,从而表现出比球形纳米CoFe₂O₄更高的催化活性。此外,对多孔纳米CoFe₂O₄催化AP的热分解机理进行初步探索,纳米多孔催化剂对气态中间产物的作用促进了AP的热分解。     

Y2O3纳米粒子/碳纳米管复合体的制备及其催化高氯酸铵热分解

采用化学液相沉淀法制备Y2O3纳米粒子/碳纳米管复合体(Y2O3/CNTC),利用扫描电镜(SEM)和X 射线光电子能谱(XPS)对其结构和成分进行了表征. 结果表明, Y2O3纳米粒子能负载在碳纳米管上,且负载效果较好. 采用差热分析研究了Y2O3/CNTC 对高氯酸铵热分解的催化性能, 结果表明, Y2O3 /CNTC 可显著降低高氯酸铵(AP)的高温分解峰温,表现出对AP 高温分解良好的催化性能. 相同量的Y2O3/CNTC 和纯Y2O3纳米粒子进行对比, Y2O3 /CNTC表现出更强的催化性能.当Y2O3/CNTC的质量分数为4%时,使AP的高温分解峰温提前131.14C[deg].     

镁铜合金储氢材料的制备及对高氯酸铵热分解过程的影响

采用置换-扩散法制备了镁铜合金储氢材料(Mg2Cu-H), 并对其结构进行了表征. 结果表明, Mg2Cu经过氢化得到的镁铜合金储氢材料不是单一晶相, 而是MgCu2和MgH2的混合物. 用热分析法(DSC)研究了镁铜合金储氢材料对固体火箭推进剂常用氧化剂——高氯酸铵(AP)热分解过程的影响. 结果表明, 镁铜合金储氢材料可以显著促进AP的热分解过程, 加快热分解速率, 降低高温热分解温度, 使DSC表观分解热明显增大. Mg2Cu-H对AP热分解过程的促进作用明显强于Mg2Cu. 随着加入量增加, 镁铜合金储氢材料对AP热分解的催化促进作用增强. 探讨了镁铜合金储氢材料促进AP热分解过程的作用机制.     

纳米SnO2-CuO粉体的制备、表征及对环三次甲基三硝胺热分解的催化性能

复合纳米粒子;共沉淀法;热分解;纳米SnO2-CuO粉体的制备、表征及对环三次甲基三硝胺热分解的催化性能     

纳米Fe2O3和Fe3O4的制备及其催化高氯酸铵热分解性能的研究——一个仪器分析综合实验

介绍一个仪器分析综合实验——纳米Fe_2O_3和Fe_3O_4的制备及其催化高氯酸铵热分解性能的研究。采用水热法合成纳米Fe_3O_4,进而煅烧得到纳米Fe_2O_3。使用X射线粉末衍射(XRD)对制得的样品结构进行表征,通过透射电镜(TEM)可以发现其为球形颗粒,粒径在10–20 nm范围内。将制得的纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4按不同比例加入高氯酸铵(AP)中,通过对混合物进行热分析(TG-DSC),发现纳米Fe_2O_3和纳米Fe_3O_4可以明显促进AP的分解,且Fe_2O_3的催化效果优于Fe_3O_4的催化效果,并对催化机理进行了简单讨论。通过该实验,可以让学生学习水热反应的方法,掌握利用XRD、热分析等多种手段对化合物结构及性能进行表征的技能。     

不同结构Cu_2O多晶的合成及其对高氯酸铵热分解的催化作用

利用均相反应器,在没有添加剂的条件下合成了具有多孔结构的Cu2O微球.考察了合成时间以及反应器旋转速度对Cu2O微球结构的影响.通过增加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的用量,使得Cu2O从多孔微球转变为立方体孪晶,最终形成十四面体孪晶结构.同时,将不同结构的Cu2O多晶应用于催化高氯酸铵(AP)的热分解,结果表明:多孔Cu2O微球较其它结构的Cu2O对AP的热分解具有更高的催化活性,使得AP的低温分解温度降低了37.4°C,而AP在低温阶段的分解量也由8.7%增加至49.0%.     

直形碳纳米管、分叉碳纳米管负载纳米NiO及其对高氯酸铵热分解的影响

采用射流进样催化裂解法制备了直形碳纳米管(CNTs)、分叉碳纳米管, 分别以二者为载体, 用化学沉积法制备了负载纳米NiO的复合粒子, 并研究了纳米NiO和CNTs的单一纳米粒子、简单混合物、复合物对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能, 对催化效果的差异作了初步探讨. 结果表明: NiO/直形CNTs和NiO/分叉CNTs复合粒子比表面积大, 表面负载层的纳米NiO结晶好、粒子均匀、粒径小、分散性好. 复合粒子对AP热分解的催化效果比单一纳米粒子和简单混合物好, 其中NiO/分叉CNTs复合粒子催化效果最好, 使AP高温分解峰温降低了94.6 ℃, 使表观分解热增加了819 J/g. CNTs的载体支撑作用, 可防止NiO纳米粒子的团聚, 增大比表面积, 增加反应活性中心, 增加催化效果, 载体分叉CNTs的枝杈形结构, 有利于纳米NiO/分叉CNTs复合粒子催化性能的提高.