MXene/TMOs复合材料的制备及性能研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ilqiqi2010
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过渡金属氧化物(TMO)作为燃烧催化剂在固体推进剂中得到了广泛运用,但是由于纳米金属氧化物尺寸小,表面能高的特点,容易发生团聚现象而造成催化活性下降。基于MXenes特殊的二维结构以及高的比表面积、亲水性、良好导电性等优点,将过渡金属氧化物纳米粒子负载到MXenes表面,构筑MXene/TMOs复合材料,实现过渡金属氧化物纳米颗粒的均匀分散,本论文研究了MXene/TMOs复合材料对高氯酸铵热分解的催化效果,并探讨相应的催化机理,主要研究内容如下:(1)采用煅烧法制备MXene/NiCo2O4复合材料,研究煅烧温度对复合材料制备的影响,结果表明:煅烧法制备MXene/NiCo2O4复合材料的最佳煅烧温度是300°C,在该温度下,复合材料中NiCo2O4呈花状结构,并成功分散在MXene材料表面。研究NiCo2O4质量配比对MXene/NiCo2O4复合材料催化效果的影响,MXene/NiCo2O4复合材料的催化效果随着NiCo2O4含量的增加而增强,其中,MXene/50%NiCo2O4纳米复合材料可使AP高温分解峰温降低119.9°C。(2)利用超声法将多层MXene剥离为单层d-MXene后,采用水热法制备d-MXene/Zn O纳米复合材料,研究水热时间和配比对d-MXene/Zn O复合材料形貌结构的影响,结果表明:最佳水热时间为3 h,在该时间下,Zn O纳米粒子能够均匀分散在d-MXene的表面,d-MXene结构未发生破坏。研究水热时间、质量配比对d-MXene/Zn O复合材料催化效果的影响,水热时间为3 h时,制备的d-MXene/Zn O样品的催化效果优于其他时间下的样品,并且d-MXene/Zn O复合材料的催化效果随着Zn O含量的增加而增强,其中,d-MXene/50%Zn O复合材料可使AP高温分解峰温降低132°C。(3)利用葡萄糖作为碳源在MXene表面水热碳化,制备碳包覆的MXene@C材料,再进一步利用碳层与高锰酸钾之间的氧化还原反应,原位生长出Mn O2纳米粒子,成功制备出Mn O2/MXene@C复合材料。Mn O2纳米粒子均匀负载在MXene@C表面,并且在制备过程中,MXene均未发生氧化,说明碳材料的包覆确实可以有效避免MXene材料的氧化。研究质量配比对Mn O2/MXene@C复合材料催化效果的影响,随着Mn O2含量的增加,Mn O2/MXene@C复合材料对AP的催化效果逐渐增强,当添加50%Mn O2/MXene@C复合材料,AP的高温分解峰提前128.8 oC。
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