热分析法研究硝酸羟铵水溶液的分解
发布时间：2022-01-11 07:45
为了获得硝酸羟铵水体系的分解性能,利用TG-DSC技术测试和研究了硝酸羟铵（HAN）水溶液的热分解和催化分解特性,通过测试不同升温速率下的分解曲线,对HAN水溶液的热分解动力学进行了研究,在此基础上,通过傅里叶红外（FTIR）和在线质谱（MS）对硝酸羟铵水溶液的催化分解气体产物进行分析。研究结果表明:HAN水溶液的催化分解放热峰是109.8℃,比热分解放热峰155.6℃提前了45.8℃;利用Kissinger和Fly-Wall-Ozawa方程得出HAN水溶液热分解活化能和催化分解活化能分别是110.6 kJ/mol和87.8 kJ/mol;催化剂的加入能降低HAN的活化能,使其分解温度提前;硝酸羟铵水溶液催化分解的气体产物主要是NO,N2和N2O,并提出了其可能的催化分解机理。
【文章来源】：火箭推进. 2020,46(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
HAN水溶液的TG曲线
图1 HAN水溶液的TG曲线由图1中TG曲线可以看出,HAN水溶液的催化分解过程包括如下两个阶段:第一阶段温度范围是50～106.9 ℃,为缓慢失重阶段,对应于水分的挥发;第二阶段为急剧失重阶段,温度范围是106.9～111.8 ℃,对应于HAN的催化分解,催化分解的结束温度为111.8 ℃。HAN水溶液热分解曲线也包括两个阶段,从30～140.5℃,为缓慢失重阶段,对应于水分的挥发,从140.5～156.2 ℃对应于HAN的热分解,热分解的结束温度为156.2 ℃。可以看出,催化分解的结束温度要比热分解的结束温度提前了44.4 ℃。
由图3可以看出,随着升温速率增加,HAN水溶液的分解放热峰有向高温方向移动的趋势,这是因为当升温速率较小时,HAN分解释放的热量跟得上温度的变化,表现在较低的温度下就开始分解放热;当升温速率增加时,反应释放的热量跟不上温度的变化,表现为HAN分解的放热峰后移。对不同升温速率下的HAN水溶液分解的DSC曲线进行处理,得到的放热峰温值数据如表1所示。可以看出在相同升温速率下,催化分解的放热量也要明显高于热分解,而在不同升温速率下的HAN水溶液的总的放热量基本上差别不大。根据表1峰温和Kissinger、Ozawa方程,利用最小二乘法分别以ln(β/Tp2)～1 000/Tp作图和以lg β～1 000/Tp作图得到曲线如图4和图5所示。表1 不同升温速率下HAN水溶液的分解放热峰温度Tab.1 DSC date of the HAN aqueous solution at different heating rates β/(K·min-1) 催化分解 热分解 Tp/K ΔH/(J·g-1) Tp/K ΔH/(J·g-1) 2.5 99.6 1 065.8 148.5 753.5 5 109.8 1 150.2 155.6 894.2 10 117.2 1 189.5 166.4 911.7
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种HAN基单元推进剂及催化分解性能研究[J]. 鲍世国,公绪滨,陈艺,申连华,方涛. 火箭推进. 2018(02)
[2]C/SiC复合材料在高能HAN发动机上应用研究[J]. 刘俊,潘一力,李伟,魏燕,李慧. 火箭推进. 2017(05)
[3]HAN基绿色推进剂点火技术研究进展[J]. 王新强,邓康清,李洪旭,余小波. 火箭推进. 2017(02)
[4]Fe3+掺杂对硝酸羟胺热稳定性的影响及其机理[J]. 刘建国,安振涛,张倩,李天鹏,卞立新,李赫. 火炸药学报. 2017(01)
[5]硝酸羟铵基无毒单组元推进剂应用探讨[J]. 周悦,公绪滨,方涛. 导弹与航天运载技术. 2015(04)
[6]可用于替代肼的2种绿色单组元液体推进剂HAN、ADN[J]. 陈兴强,张志勇,滕奕刚,于海成,初白玲,桂林. 化学推进剂与高分子材料. 2011(04)
[7]DSC/TG-FTIR-MS联用技术研究ADN热分解动力学和机理[J]. 王晓红,张皋,赵凤起,谢明召,任晓宁,何少蓉. 固体火箭技术. 2010(05)
[8]AF-315液体单元推进剂研究进展[J]. 王宏伟,王建伟. 化学推进剂与高分子材料. 2010(05)
[9]硝酸羟胺NH2OH·HNO3制备及其稳定剂综述[J]. 汪洪涛,周集义. 化学推进剂与高分子材料. 2007(02)
[10]新型绿色液体推进剂研究进展[J]. 贺芳,方涛,李亚裕,米镇涛. 火炸药学报. 2006(04)
本文编号：3582399
【文章来源】：火箭推进. 2020,46(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
HAN水溶液的TG曲线
图1 HAN水溶液的TG曲线由图1中TG曲线可以看出,HAN水溶液的催化分解过程包括如下两个阶段:第一阶段温度范围是50～106.9 ℃,为缓慢失重阶段,对应于水分的挥发;第二阶段为急剧失重阶段,温度范围是106.9～111.8 ℃,对应于HAN的催化分解,催化分解的结束温度为111.8 ℃。HAN水溶液热分解曲线也包括两个阶段,从30～140.5℃,为缓慢失重阶段,对应于水分的挥发,从140.5～156.2 ℃对应于HAN的热分解,热分解的结束温度为156.2 ℃。可以看出,催化分解的结束温度要比热分解的结束温度提前了44.4 ℃。
由图3可以看出,随着升温速率增加,HAN水溶液的分解放热峰有向高温方向移动的趋势,这是因为当升温速率较小时,HAN分解释放的热量跟得上温度的变化,表现在较低的温度下就开始分解放热;当升温速率增加时,反应释放的热量跟不上温度的变化,表现为HAN分解的放热峰后移。对不同升温速率下的HAN水溶液分解的DSC曲线进行处理,得到的放热峰温值数据如表1所示。可以看出在相同升温速率下,催化分解的放热量也要明显高于热分解,而在不同升温速率下的HAN水溶液的总的放热量基本上差别不大。根据表1峰温和Kissinger、Ozawa方程,利用最小二乘法分别以ln(β/Tp2)～1 000/Tp作图和以lg β～1 000/Tp作图得到曲线如图4和图5所示。表1 不同升温速率下HAN水溶液的分解放热峰温度Tab.1 DSC date of the HAN aqueous solution at different heating rates β/(K·min-1) 催化分解 热分解 Tp/K ΔH/(J·g-1) Tp/K ΔH/(J·g-1) 2.5 99.6 1 065.8 148.5 753.5 5 109.8 1 150.2 155.6 894.2 10 117.2 1 189.5 166.4 911.7
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种HAN基单元推进剂及催化分解性能研究[J]. 鲍世国,公绪滨,陈艺,申连华,方涛. 火箭推进. 2018(02)
[2]C/SiC复合材料在高能HAN发动机上应用研究[J]. 刘俊,潘一力,李伟,魏燕,李慧. 火箭推进. 2017(05)
[3]HAN基绿色推进剂点火技术研究进展[J]. 王新强,邓康清,李洪旭,余小波. 火箭推进. 2017(02)
[4]Fe3+掺杂对硝酸羟胺热稳定性的影响及其机理[J]. 刘建国,安振涛,张倩,李天鹏,卞立新,李赫. 火炸药学报. 2017(01)
[5]硝酸羟铵基无毒单组元推进剂应用探讨[J]. 周悦,公绪滨,方涛. 导弹与航天运载技术. 2015(04)
[6]可用于替代肼的2种绿色单组元液体推进剂HAN、ADN[J]. 陈兴强,张志勇,滕奕刚,于海成,初白玲,桂林. 化学推进剂与高分子材料. 2011(04)
[7]DSC/TG-FTIR-MS联用技术研究ADN热分解动力学和机理[J]. 王晓红,张皋,赵凤起,谢明召,任晓宁,何少蓉. 固体火箭技术. 2010(05)
[8]AF-315液体单元推进剂研究进展[J]. 王宏伟,王建伟. 化学推进剂与高分子材料. 2010(05)
[9]硝酸羟胺NH2OH·HNO3制备及其稳定剂综述[J]. 汪洪涛,周集义. 化学推进剂与高分子材料. 2007(02)
[10]新型绿色液体推进剂研究进展[J]. 贺芳,方涛,李亚裕,米镇涛. 火炸药学报. 2006(04)
本文编号：3582399
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