铋系金属复合氧化物的制备、表征和催化性能研究

发布时间：2017-08-28 14:53

  本文关键词：铋系金属复合氧化物的制备、表征和催化性能研究

  更多相关文章： 纳米金属复合氧化物 热动力学方程 双基推进剂 燃速 压力指数

【摘要】：固体推进剂的燃烧过程是影响火箭导弹等的性能的主要因素之一。国内外不少科研工作者为了制备高性能、高安全性、高燃速的推进剂付出了巨大的努力。燃烧是由一系列氧化剂、助燃剂等化合物快速氧化反应的过程。由于推进剂配方的复杂性,不同反应物在反应时可能发生共同作用,使得在研究推进剂燃烧规律的过程中,遇到很大的阻碍。但在实践应用过程中,发现少量合适的催化剂可以显著改变推进剂的燃烧性能。本论文在前人研究的基础上,选取了不同的复合金属氧化物作为催化剂,研究其对单体含能材料和推进剂的影响。本文选取铋系金属复合氧化物作为研究对象,包括Anrivillins型层状化合物钨酸铋(Bi2WO6)、钼酸铋(Bi2MoO6),以及烧绿石型结构的锡酸铋(Bi2Sn207)。采用不同的合成方法,利用XRD、SEM等表征手段,制备了不同结构和尺寸的纳米复合氧化物,得到了合成三种产物的最优化条件,分别是纳米Bi2WO6:pH=10,160℃反应20 h,颗粒尺寸约40nm。纳米Bi2MoO6:pH=7,160℃反应12h,颗粒尺寸约50 nm。纳米Bi2Sn2O7:pH=7,700℃煅烧8 h,颗粒尺寸约80 nm。将优化条件后的产物与三种单体含能材料AP、RDX、HMX物理混合,利用DSC得到一系列热动力学数据,根据Ozawa和Kissinger方程分析其峰温、活化能等参数,利用非等温法下相关动力学方程得到不同催化剂催化含能材料的动力学机理方程。根据得出的一系列动力学数据,分析不同结构和同种结构但不同孔隙的复合金属氧化物对含能材料的影响。对比得到催化效果最好的钨酸铋,批量合成,将其加入双基推进剂配方中,利用DSC和热动力学方程,得到相关热动力学参数和最可几机理函数,研究了催化剂对配方的燃速、压力指数和催化效率的影响。
【关键词】：纳米金属复合氧化物 热动力学方程 双基推进剂 燃速 压力指数
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 固体推进剂概述9-10
• 1.2 纳米金属作为推进剂的添加剂10
• 1.3 纳米金属氧化物作为推进剂的催化剂10-11
• 1.4 纳米金属复合氧化物作为推进剂的催化剂11-13
• 1.4.1 钙钛矿型氧化物概述12-13
• 1.4.2 烧绿石型氧化物概述13
• 1.5 纳米粒子的常见制备方法13-14
• 1.6 本文主要研究意义与内容14-16
• 1.6.1 本文的研究意义14-15
• 1.6.2 本文的研究内容15-16
• 第二章 Bi系金属复合氧化物的制备及其表征16-28
• 2.1 实验试剂及仪器16
• 2.1.1 主要实验试剂16
• 2.1.2 主要实验仪器16
• 2.2 表征手段16-17
• 2.3 纳米Bi_2WO_6的制备与表征17-19
• 2.3.1 实验部分17
• 2.3.2 结果与讨论17-19
• 2.4 纳米Bi_2MoO_6的制备与表征19-23
• 2.4.1 实验部分20
• 2.4.2 结果与讨论20-23
• 2.5 纳米Bi_2Sn_2O_7的制备与表征23-26
• 2.5.1 实验部分23-24
• 2.5.2 结果与讨论24-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第三章 Bi系金属复合氧化物对含能材料的催化性能研究28-51
• 3.1 AP、RDX、HMX的热分解研究29-30
• 3.2 Bi_2WO_6、Bi_2MoO_6、Bi_2Sn_2O_7对AP的热分解反应动力学30-37
• 3.2.1 Bi_2WO_6对AP的热分解反应动力学30-32
• 3.2.2 Bi_2MoO_6对AP的热分解反应动力学32-34
• 3.2.3 Bi_2Sn_2O_7对AP的热分解反应动力学34-37
• 3.3 Bi_2WO_6、Bi_2MoO_6、Bi_2Sn_2O_7对RDX的热分解反应动力学37-44
• 3.3.1 Bi_2WO_6对RDX的热分解反应动力学37-41
• 3.3.2 Bi_2MoO_6对RDX的热分解反应动力学41-42
• 3.3.3 Bi_2Sn_2O_7对RDX的热分解反应动力学42-44
• 3.4 Bi_2WO_6、Bi_2MoO_6、Bi_2Sn_2O_7对HMX的热分解反应动力学44-49
• 3.4.1 Bi_2WO_6对HMX的热分解反应动力学44-46
• 3.4.2 Bi_2MoO_6对HMX的热分解反应动力学46-48
• 3.4.3 Bi_2Sn_2O_7对HMX的热分解反应动力学48-49
• 3.5 不同类型化合物对AP、RDX、HMX的催化性能比较49-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 纳米Bi_2WO_6对双基推进剂燃烧性能的影响51-58
• 4.1 Bi_2WO_6对DB的热分解性能研究51-55
• 4.2 Bi_2WO_6对DB燃烧性能的影响55-58
• 第五章 结论58-60
• 5.1 结论58
• 5.2 建议58-59
• 5.3 创新点59-60
• 参考文献60-66
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果66-67
• 致谢67

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