论文部分内容阅读
为了解决纳米金属氧化物（MOX）催化剂在高氯酸铵（AP）及其它推进剂组分中的团聚问题，本研究采用一种简单普适的液相沉淀法，室温下在AP基底上原位合成纳米MOX（M=Zn，Co，Fe）催化剂，成功制备出一种以纳米MOX催化剂为壳以AP为核的MOX/AP壳核型纳米复合材料，达到了使纳米MOX催化剂均匀分散的目的。该MOX/AP复合材料展现了良好的自催化热分解AP的性能，ZnO/AP，Co3O4/AP，Fe2O3/AP复合粒子可分别将AP分解峰温从398℃降到272℃，285℃，337℃，放热量从584J·g-1增至1137J·g-1，1237J·g-1，1010J·g-1。设计合成具有特定形貌和外露晶面的纳米MOX催化剂也是提高纳米MOX催化性能的另一有效途径。以ZnO为例子，我们先探讨不同形貌ZnO的外露晶面对其催化AP热分解性能的影响，为通过制备活性面比例更高的ZnO来提高其催化性能奠定基础。采用化学沉积法，制备了不同（0001）面比例的ZnO（柱状，片状），与AP机械混合后来催化AP热分解，发现随着（0001）面比例增大，催化效果变好。其中片状ZnO可使AP的高温分解峰温降至272℃，放热量增加到1212J.g-1。密度泛函理论分析结果表明（0001）面是ZnO外露晶面中活性最大的晶面，相比（1010）晶面而言，HClO4分子在（0001）晶面的吸附更容易，且在（0001）晶面上活性O原子的形成不存在能垒。综合上述两种途径，在解决分散性的基础上，通过改变反应条件成功地在AP表面合成了活性面比例较高的片状ZnO，制备出了片状ZnO/AP壳核型纳米复合材料，试图来进一步改善纳米ZnO的催化AP热分解性能。