基于海藻酸盐提升高氯酸铵的热分解性能研究
发布时间：2020-04-19 20:48
【摘要】：近年来,提高固体推进剂的燃烧性能一直是研究的重点和热点。高氯酸铵(AP)作为最常用的氧化剂,是复合固体推进剂的主要成分。为了获得更高的复合固体推进剂的燃烧速率,有效地改善AP的热分解性能是至关重要的。添加催化剂是一种能有效改善AP热分解性能的重要方法,尤其是过渡纳米金属、氧化物以及相关的复合物作为提高AP热分解性能的催化剂。然而,纳米催化剂由于尺寸小、表面积大,容易团聚,分布不均匀,从而降低了表面活性中心,对催化AP热分解性能有很大的影响。天然生物材料因其无毒、生物降解性好、低成本、易得、环保等优点,在各领域内被广泛认为是一种理想的候选材料。基于自然生物材料-海藻酸钠(SA),在催化领域得到了广泛的关注。为了解决纳米催化剂在AP应用中的团聚问题以及提高AP热分解性能,本研究受天然生物海藻酸的启发,利用原位合成,制备了一种新型的海藻酸盐/高氯酸铵复合物,并且采用各表征手段对复合物的结构、形貌以及性能进行表征。深入研究了这些海藻酸盐对AP热分解的催化作用,并且对催化AP的热分解机理进行了初步探讨。主要研究内容包括以下几个方面:(1)采用针管注射法,通过离子交联固化,原位合成了海藻酸钴/高氯酸铵(CA/AP)复合物。利用DSC分析考察了不同的硝酸钴溶液原位合成的CA/AP复合物的热分解性能。同时,对催化AP热分解可能的机理进行了探讨。DSC分析结果表明,与纯AP相比,原位合成的CA/AP复合物使热分解温度降低了92.7°C,显著地提高了对AP的催化效果。(2)采用空气雾化法,通过离子交联固化,原位合成了生物灵感海藻酸铜/高氯酸铵(Cu-alginate/AP)复合物。SEM分析结果表明,Cu-alginate/AP复合物没有出现团聚现象,而且颗粒尺寸也较小,表面致密而光滑。撞击感度和摩擦感度测试结果表明,Cu-alginate/AP复合物的撞击感度H_(50)=44.8 cm,摩擦感度爆炸概率是0%。与纯AP相比,明显降低了复合物的撞击感度和摩擦感度。此外利用DSC分析考察了不同的硝酸铜溶液原位合成的Cu-alginate/AP复合物的热分解性能。同时,对催化AP热分解可能的机理进行了探讨。DSC分析结果表明,与纯AP相比,Cu-alginate/AP复合物使热分解温度降低了90.3°C,显著地提高了对AP热分解的催化作用。(3)采用空气雾化法,通过离子交联固化,原位合成了双金属海藻酸钴锰/高氯酸铵(CoMn alginate/AP)复合物。利用DSC分析考察了不同质量比的AP和SA及不同摩尔比的硝酸钴和硝酸锰乙醇溶液原位合成的双金属CoMn alginate/AP复合物的热分解性能。同时,对催化AP热分解可能的协同机理进行了探讨。DSC分析结果表明双金属CoMn alginate/AP复合物使热分解温度降低了122.9°C。与单金属Co alginate和Mn alginate相比,双金属CoMn alginate存在出更高的催化活性,显著地提高了对AP热分解的催化作用。所有结果都表明,双金属CoMn alginate对AP的热分解具有更大的协同效应。
【图文】：
图 3-1 CA/AP 复合物的制备过程Fig. 3-1. the formation process diagram of CA/AP composite．.4 样品的表征采用德国 CarlZeiss 公司生产的 Ultra-55 型号场发射扫描电镜，对制复合物进行形貌观察。采用荷兰帕纳科公司的 X’PertPro 型的 X 射线 进行 XRD 测试。采用 IR-8400S 型傅里叶红外光谱仪对样品 CA 进英国生产的 K-alpha 型号 XPS，对制备的样品 SA 和 CA 进行化学析。最后采用瑞士梅特勒托利多公司生产的 DSC-8220 型号的 DSC 同浓度的 Co(NO3)2制备的 CA/AP 复合物进行样品的热分解性能研究果与讨论.1 CA/AP 复合物的表面形貌、结构及组成
)干燥前 CA/AP 复合物，，(b)干燥后 CA/AP 复合物，(c) CA/AP 复合物的 SEM 图像O, Cl 的主要元素 EDS 元素分布图。-2. (a) CA/AP composite before drying, (b) CA/AP composite after drying, (c) SEM iCA/AP composite, and (d-f) the main elemental EDS mapping images of Co, O, Cl3-3a 为在 CA/AP 复合物中被水洗去 AP 的 CA 的 XRD 图。显然地，一致，制备样品的 XRD 图表明为无定型的结构[59,60]。样品的宽衍文献报道的 CA 的衍射峰相似[59,61]。利用 FT-IR 分析对其结构进行了示，在 SA 光谱中 1637.10 和 1616.60 cm-1处的强波段是由于羧基的不的。在 1383.61 cm-1处的峰值对应于 SA 羧基的对称伸缩振动。然而+时，羧基的不对称伸缩振动的波数明显减少，羧基的对称伸缩振动波类似的波数移动也有文献报道[61,62]。进一步确定 CA 的元素组成和化学环境，在 0-1200 eV 区域进行了 X3c 所示，分别从 XPS 测量光谱中观察到 C1s、O1s 和 Co 2p。结果表明 C、O 和 Co 元素。此外，图 3-3d 显示了 Co 2p 的高分辨率 XPS 光780.90 eV 和 798.38 eV处的两个峰值，对应于 Co 2p1/2和Co 2p3/2的结合
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ426
本文编号：2633726
【图文】：
图 3-1 CA/AP 复合物的制备过程Fig. 3-1. the formation process diagram of CA/AP composite．.4 样品的表征采用德国 CarlZeiss 公司生产的 Ultra-55 型号场发射扫描电镜，对制复合物进行形貌观察。采用荷兰帕纳科公司的 X’PertPro 型的 X 射线 进行 XRD 测试。采用 IR-8400S 型傅里叶红外光谱仪对样品 CA 进英国生产的 K-alpha 型号 XPS，对制备的样品 SA 和 CA 进行化学析。最后采用瑞士梅特勒托利多公司生产的 DSC-8220 型号的 DSC 同浓度的 Co(NO3)2制备的 CA/AP 复合物进行样品的热分解性能研究果与讨论.1 CA/AP 复合物的表面形貌、结构及组成
)干燥前 CA/AP 复合物，，(b)干燥后 CA/AP 复合物，(c) CA/AP 复合物的 SEM 图像O, Cl 的主要元素 EDS 元素分布图。-2. (a) CA/AP composite before drying, (b) CA/AP composite after drying, (c) SEM iCA/AP composite, and (d-f) the main elemental EDS mapping images of Co, O, Cl3-3a 为在 CA/AP 复合物中被水洗去 AP 的 CA 的 XRD 图。显然地，一致，制备样品的 XRD 图表明为无定型的结构[59,60]。样品的宽衍文献报道的 CA 的衍射峰相似[59,61]。利用 FT-IR 分析对其结构进行了示，在 SA 光谱中 1637.10 和 1616.60 cm-1处的强波段是由于羧基的不的。在 1383.61 cm-1处的峰值对应于 SA 羧基的对称伸缩振动。然而+时，羧基的不对称伸缩振动的波数明显减少，羧基的对称伸缩振动波类似的波数移动也有文献报道[61,62]。进一步确定 CA 的元素组成和化学环境，在 0-1200 eV 区域进行了 X3c 所示，分别从 XPS 测量光谱中观察到 C1s、O1s 和 Co 2p。结果表明 C、O 和 Co 元素。此外，图 3-3d 显示了 Co 2p 的高分辨率 XPS 光780.90 eV 和 798.38 eV处的两个峰值，对应于 Co 2p1/2和Co 2p3/2的结合
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ426
本文编号：2633726
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/2633726.html
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