草酸钴原位催化高氯酸铵热分解的DSC／TG-MS研究

采用差示扫描量热/热分析-质谱(DSC/TG-MS)联用技术研究了草酸钴对高氯酸铵的原位催化. 结果表明,草酸钴原位分解生成的钴氧化物对高氯酸铵有较强的催化作用,添加2%的草酸钴使高氯酸铵的分解温度降低104 ℃, 分解放热量从655 J/g增大到 1 469 J/g. 分解的气相产物主要有H2O, NH3,O2,HCl,Cl2,NO,N2O和NO2. 由于氧在新生态的纳米钴氧化物表面形成过氧化活性离子(O-2), 使氨氧化在钴氧化物的过氧化表面活性中心进行,加速了高氯酸铵的热分解,使其表观放热量大幅度增加.     

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。     

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.     

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.     

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     

Mg2NiH4对高氯酸铵热分解过程的影响

采用置换-扩散法制备了储氢材料Mg2NiH4, 用XRD, ICP和DSC-TG方法对其结构进行了表征. 用热分析法(DSC)研究了Mg2NiH4对高氯酸铵(AP)热分解过程的影响. 研究结果表明, Mg2NiH4对AP热分解过程有较大影响. Mg2NiH4可以显著促进AP的低温热分解过程, 降低高温热分解温度, 使DSC表观分解热明显增大. 随着加入量的增加, Mg2NiH4对AP热分解的催化促进作用增强, 当Mg2NiH4加入的质量分数为30％时, DSC表观分解热最大. 吸氢量越大, 储氢材料对AP的催化促进作用越强. Mg2NiH4催化促进AP分解过程的作用机理为: Mg2NiH4分解释放的H2及Mg和Ni与AP分解产物发生反应.     

纳米LaCoO3的制备及其对高氯酸铵分解的催化性能

以硝酸镧和硝酸钴为原料,通过硬脂酸法制备了纳米LaCoO3。采用红外光谱、X射线衍射、透射电镜等测试手段对产物进行了表征,并用热分析法考察了不同含量的纳米LaCoO3对高氯酸铵热分解的催化作用。结果表明,在600℃下可获得结晶良好的钙钛矿型纳米LaCoO3,粒径约40-60 nm。纳米LaCoO3能强烈催化高氯酸铵的热分解,催化作用随着LaCoO3含量的增加而增强。添加5%的纳米LaCoO3可使高氯酸铵的高温分解温度下降116℃,分解放热量也由2%时的1390 J·g^-1增至1600 J·g^-1。     

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CuO的制备及对NH4ClO4热分解的催化性能

研究了快速液相沉淀条件对纳米CuO结构和形貌的影响。并用热分析法考察了不同形貌的纳米CuO对高氯酸铵(AP)分解的催化作用。结果表明,当反应物Cu(NO₃)₂和NaOH的浓度均增大到1.00mol·L^-1或者反应介质乙醇和水的体积比增大到3∶1时,纳米CuO(111)晶面的XRD峰强度弱于其(111)晶面的XRD峰强度;用Na₂CO₃作沉淀剂可获得平均粒径11nm的球形CuO,但团聚严重,添加聚乙二醇(PEG)可改善其分散性。不同形貌的纳米CuO均能强烈催化AP的分解,其中分散性良好的球形纳米CuO,催化活性最强,可使AP的高温分解温度降低99.13℃,分解放热量由590.12J·g^-1增至1380J·g^-1。     

Cu2+掺杂的NdCoO3纳米材料及其气敏性能

利用柠檬酸溶胶凝胶法成功合成了Cu2+掺杂的NdCoO3纳米材料,经粉末X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征后发现,所得掺杂NdCoO3纳米材料为纯相的立方钙钛矿结构,其尺寸约为80～200纳米。将改性前后的NdCoO3纳米材料分别制作成气敏元件并对其电性能和气敏性能进行了对比研究。结果发现,Cu2+的掺杂可以明显降低NdCoO3气敏元件的电阻、提高对H2S的灵敏度。表明这种改性的NdCoO3纳米材料将来有可能成为一种H2S敏感材料,也为NdCoO3纳米材料的应用提供了一条新颖的途径。     

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。     

Preparation of Ni/TiO2 Nanoparticles and Their Catalytic Performance on the Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate

Metal/oxide nanoparticles are attractive because of their special structure and better properties. The Ni/TiO₂ nanoparticles were prepared by a liquid phase chemical reduction method in this paper. The obtained‐products were characterized by inductively coupled plasma (ICP), X‐ray diffraction (XRD), high‐resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and scanning electron microscopy (SEM). The results show that Ni particles in Ni/TiO₂ nanoparticles exhibit better dispersion and the size of most Ni particles is 10 nm or so. The catalytic activity of Ni/TiO₂ nanoparticles on the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) was investigated by simultaneous thermogravimetry and differential thermal analysis (TG‐DTA). Results show that composite process of Ni and TiO₂ can improve the catalytic activity of Ni nanoparticles on the thermal decomposition of AP, which is mainly attributed to the improvement of Ni dispersion in Ni/TiO₂ nanoparticles. The catalytic activity of Ni/TiO₂ nanoparticles increases with increasing the weight ratio of Ni to AP.     

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%.     

Thermal characterization of HCN polymers by TG-MS, TG, DTA and DSC methods

This paper presents a thermogravimetry (TG) study of hydrogen cyanide polymers, synthesized from the reaction of equimolar aqueous solutions of sodium cyanide and ammonium chloride. Differential thermal analysis (DTA) and differential scanning calorimetry (DSC) were also used to evaluate the thermal behaviour of these black polymers, which play an important role in prebiotic chemistry. A coupled TG-mass spectrometer (MS) system allowed us to analyze the principal volatile thermal decomposition and fragmentation products of the isolated HCN polymers under dynamic conditions and an inert atmosphere. After dehydration, a multi-step decomposition occurred in this particular polymeric system, due to the release of ammonia, hydrogen cyanide (depolymerization reaction), isocyanic acid (or cyanic acid) and formamide; these two latter species allow us identify bond connectivities. Finally, data collected from TG experiments in an oxidative atmosphere showed significant differences at higher temperatures, above 400 °C. According to these results, the different techniques of thermal analysis here applied have demonstrated to be an adequate methodology for the study and characterization of this complex macromolecular system, whose structure remains controversial even today.     

Y2O3/纳米碳管复合粒子的结构及其对高氯酸铵热分解性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Y₂O₃/纳米碳管复合粒子, 并用SEM, XPS, FT-IR和XRD对Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的形貌和微观结构进行了表征. 结果表明, 纳米碳管有效承载了Y₂O₃, Y₂O₃连续均匀地负载在纳米碳管的表面, 负载量为19.53%. FT-IR 和XPS证明了Y₂O₃粒子和纳米碳管表面之间发生了化学键合. 用三种方法将相同比例的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子与高氯酸胺(AP)进行混合, 采用差热分析(DTA)研究了三种混合样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子对高氯酸铵热分解的催化性能. 结果表明, 三种混合样品中的Y₂O₃/纳米碳管复合粒子都能催化高氯酸铵的热分解, 其中通过水溶剂混合的样品中Y₂O₃/纳米碳管复合粒子的催化效果优于另外两种. 与纯高氯酸铵相比, 其样品中高氯酸铵的高温分解峰温降低了168.5 ℃, 表观分解热由371 J•g^－1提高到1410 J•g^－1. 并用不同样品中高氯酸铵热分解动力学参数对所得结果进行了理论分析.