金属复合氧化物基燃烧催化剂在固体推进剂中的研究进展

为了阐明不同结构类型的金属复合氧化物及其复合材料作为燃烧催化剂时对固体推进剂含能组分的热分解催化性能,分别对尖晶石型、钙钛矿型、类钙钛矿型、碳材料基金属复合氧化物及金属元素掺杂的金属复合氧化物的催化活性进行总结。根据其结构及负载材料的不同,分析其对固体推进剂燃烧速率、压力指数及含能组分热分解峰温、放热量及表观活化能的影响,发现金属复合氧化物及其复合材料表现出比单一金属氧化物更为优异的催化活性。最后,指出了今后金属复合氧化物基燃烧催化剂在固体推进剂中的研究方向。

四唑类化合物的金属盐作为微烟推进剂燃烧催化剂的研究

研究了四唑类化合物的铅、铜和锶盐对含黑索今的复合改性双基推进剂 (RDX CMDB)燃烧性能的影响 ,发现 :5 亚二甲基四唑铅 (PbTMT)和苯基四唑铅 (PbPHT)具有较好的催化作用。四唑类化合物的铅、铜盐和其它铜或催化剂复合使用时 ,均能提高推进剂的燃速 ,并产生一低压强指数区 。

贵金属甲烷燃烧催化剂

贵金属催化剂具有较高的甲烷燃烧活性,但是其弱的稳定性抑制了其在VOC脱除以及低浓瓦斯治理等领域的应用,因此提高贵金属甲烷燃烧催化剂的稳定性是目前研究的热点。本文综述了活性组分、载体、助剂和前驱体对贵金属甲烷燃烧催化剂性能的影响;重点介绍了具有较高甲烷燃烧活性的Pd基催化剂受这些因素的影响;结合甲烷燃烧动力学分析了反应组分对催化剂性能的影响;讨论了催化剂失活的机理以及导致研究结论存在较大分歧的原因,提出了避免这些分歧的措施。

纳米氧化铅为燃烧催化剂的应用研究

运用红外光谱法研究纳米氧化铅对 HMX固相热分解的影响 ,通过静态靶线法燃速测试仪考察纳米氧化铅在推进剂中的实际应用效果。红外谱峰的变化表明 :氧化铅对 HMX的固相热分解直接起催化作用。通过纳米氧化铅在 NEPE推进剂中的实际应用效果表明 :纳米氧化铅可有效的降低 NEPE推进剂的燃速压力指数。

固体推进剂用燃烧催化剂的研究进展

综述了近年来固体推进剂中燃烧催化剂的国内外研究进展。总结了金属、金属氧化物、金属复合氧化物、金属有机化合物、含能化合物和新型碳材料等燃烧催化剂的特点和发展方向,以及量化计算在燃烧催化剂中的应用研究。可以看出,燃烧催化剂已由普通单一催化剂向纳米复合催化剂发展,由惰性催化剂向含能催化剂发展。量化计算可用于研究催化机理,预测及计算催化剂的结构和性能,指导燃烧催化剂的合成及其应用。考虑到绿色环保是当前社会发展的主题以及含能催化剂兼具含能和纳米双重优点,认为通过量化计算,设计合成绿色、钝感复合含能催化剂是未来燃烧催化剂的研究热点。

某些NTO盐作为含能燃烧催化剂的探索

本文介绍了NTO铅盐、铜盐和铵盐的物化性能,并探索了它们在RDX-CMDB推进剂对燃速、压力指数和能量的贡献,认为它们是一种新型含能高压平台催化剂。

负载型La_(0.8)Sr_(0.2)MnO_3燃烧催化剂的载体效应

用浸渍法制备负载型Ｌａ_（０．８）Ｓｒ_（０．２）Ｍｎｏ_３燃烧催化剂，比较了γ－ＡＩ_２Ｏ_３、α－ＡＩ_２Ｏ_３、堇青石（２ＭｇＯ·２Ａｌ_２Ｏ_３、５ＳｉＯ_２）和ＺｒＯ_2四种载体的负载效果．用ＸＲＤ，ＤＰＲ着重研究了γ－Ａｌ_２Ｏ_３载体上由于负载量不同、焙烧温度不同引起的催化剂物相变化和二甲苯完全氧化的催化活性变化．

MOFs作为固体推进剂的燃烧催化剂和含能添加剂的研究进展

新材料是固体推进剂发展的基础。其中,新型含能材料以及燃烧催化剂的研发对于改善固体推进剂的性能具有重要的意义。系统介绍了金属有机框架化合物(MOFs)在多相催化以及高能化方面的进展。指出MOFs在催化烷烃、烯烃、醇等有机物以及CO的氧化反应方面具有较高的活性,具备催化推进剂燃烧反应的能力。MOFs在推进剂燃烧过程中原位生成的金属氧化物也可促进推进剂燃烧。引入高含氮量的配体可获得优异能量性能和安全性能的MOFs,改变含能配体的成分、结构及与金属离子的配位方式可调节其能量性能。认为,设计并合成可用于固体推进剂燃烧的高效MOFs催化剂,探讨其在推进剂燃烧过程中的反应机理,揭示其含能基团的成分、结构及与金属离子的配位方式对含能MOFs能量性能的影响等是今后研究重点。

La、Ba离子对高温燃烧催化剂六铝酸盐结构和性质的影响

通过共沉淀方法制备了AMnxAl12-xO19 (A=La或Ba) (x=0 5、1、2、3 )系列六铝酸盐催化剂。利用XRD、BET、TPR等方法考察了La3+、Ba2+作为镜面阳离子对六铝酸盐结构、热稳定性和甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,La3+、Ba2+作为镜面阳离子时六铝酸盐分别具有磁铅石 (MP)结构、β Al2O3结构;La3+作为镜面阳离子可以在较低温度下形成六铝酸盐,因而有利于维持较高的比表面积;此外La3+作为镜面阳离子可以明显提高六铝酸盐的结构稳定性和活性组分Mn的氧化态,因而具有较高的催化活性;Mn取代量为 2时具有最佳的活性。

HMX与燃烧催化剂共包覆降低NEPE推进剂的压力指数

利用端羟基聚氨酯预聚物乳液与异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ） 聚合反应，对ＨＭＸ 和燃烧催化剂进行共包覆研究。选择三羟甲基丙烷作为制备端羟基聚氨酯预聚物的三元醇，使设计的交联包覆层具有抗溶解和抗剪切能力。经过对比，得出合适的乳液聚合包覆工艺条件： 反应温度为４５ ℃，反应时间为１２０ｍｉｎ，预聚物用量为０ ．３０ ～０ ．３５ｇ。将ＨＭＸ与燃烧催化剂的共包覆样品用于制备ＮＥＰＥ推进剂，燃速压力指数下降了０．０４ 。

燃烧催化剂及降速剂对CMDB推进剂燃烧性能的影响

采用靶线法测试了6~17MPa奥克托今基复合改性双基推进剂(HMX-CMDB)的燃速,通过调节不同种类燃烧催化剂组合(铅盐、铜盐和炭黑)研究了催化剂对HMX-CMDB推进剂燃烧性能的影响;通过调节不同降速剂的含量,研究了降速剂对HMX-CMDB推进剂燃烧性能的影响。结果表明,采用Φ-Pb、Sa-Cu和CB-1的催化剂组合,对推进剂燃速提高的催化效果最明显,15MPa下的燃速达到21.80mm/s;采用St-Pb、β-Cu和CB-2的催化剂组合,对抑制推进剂燃速提高效果较好,15MPa下燃速仅为9.43mm/s。通过加入降速剂,可以有效地降低HMX-CMDB推进剂的燃速,降速剂甘油三醋酸酯(TA)具有相对更好的降低燃速效果;蔗糖八醋酸酯(SOA)则具有更好的降低燃速压强指数效果。

Ce_(0·67)Zr_(0·33)O_2对CH_4燃烧催化剂Fe_2O_3/Al_2O_3的改性作用

固定n(Ce)/n(Zr)比为0·67/0·33,用共沉淀法制得一系列CeO2-ZrO2-Al2O3固溶体.采用这些固溶体作载体,以Fe2O3为活性组分,用浸渍法制备了一系列催化剂.BET结果显示,将适量Ce0·67Zr0·33O2引入到Al2O3载体中有助于催化剂保持较高的比表面积.TPR结果显示,载体中引入适量的Ce0·67Zr0·33O2可以改善催化剂的氧化还原性能.XRD结果表明,Fe2O3在CeO2-ZrO2-Al2O3载体上呈现出良好的分散状况,老化前后催化剂的晶相结构基本无明显变化.特别是当载体中m(Ce0·67Zr0·33O2)∶m(Al2O3)的值为1∶2时,Fe2O3/CeO2-ZrO2-Al2O3催化剂在甲烷催化燃烧中显示出最佳的催化性能和抗高温老化性能.

钾盐消焰剂与TMETN和燃烧催化剂相互作用的实验研究

利用高压差示扫描量热仪 (PDSC)研究了不同钾盐与三羟甲基乙烷三硝酸酯 (TMETN )和燃烧催化剂在热分解过程中的相互作用。热分析数据表明 ,钾盐与TMETN和燃烧催化剂Pb Cu CB之间存在着明显的相互作用。在三种钾盐中 ,K3AlF6对催化剂Φ Pb分解出活性组分PbO有破坏作用 。

燃烧催化剂苯甲酸铜及其衍生物热分解研究Ⅰ──苯甲酸铜及其氨基衍生物的热分解机理

用TG和DSC方法研究了苯甲酸铜及其三种氨基衍生物的热分解历程，结果表明：它们分解反应能生成一种或两种较稳定的二聚体中间产物──双核铜络合物，脱羧和重排过程是分解的主要步骤，也是分解速率最快的过程。整个分解过程是吸热的，取代基及其在苯环上的位置都对分解历程有影响。此外，还测定了邻、间氨基苯甲酸铜的快速分解阶段的动力学参数。

TFJF型燃烧催化剂

研制了一种天然沸石堇青石蜂窝(TFJF)型燃烧催化剂以考察其催化特性.结果表明,这种催化剂对含芳烃、酮、酯、酸、酚等毒性较大、臭味重的有机废气均有很高的催化燃烧活性.反应温度为180—300℃时,净化率达99％以上,并可耐800℃多的高温,能满足漆包线等工厂废气治理的要求.

燃烧催化剂对含CL-20无烟NEPE推进剂燃烧性能的影响

采用靶线法测试了2～15MPa下含CL-20无烟NEPE推进剂的燃速，通过调节不同种类燃烧催化剂（铅盐、铜盐和炭黑）及其复配催化剂，研究了催化剂对含CL-20无烟NEPE推进剂燃烧性能的影响。分析了含CL-20和催化剂的无烟NEPE推进剂的催化作用机理。结果表明，随着CL-20含量的增加，推进剂的燃速明显增大，当CL-20质量分数为30％时，15MPa下推进剂的燃速可提高68％。与单组分催化剂和多组分催化剂相比，复配后的双组分燃烧催化剂对推进剂燃速的催化效果最明显，含NTO—Pb／AD-Cu复配催化剂的推进剂在15MPa下的燃速增至25．66mm／s。Ф-Pb／乙炔炭黑燃烧催化剂使推进剂在10～15MPa出现平台燃烧，燃速压强指数降至0．22，在2～15MPa下降至0．52。

负载型稀土复合氧化物燃烧催化剂的失活研究

本文探讨了负载型稀土复合氧化物燃烧催化剂在使用过程中失活的主要特征.通过XRD,TEM,BET比表面测定及不同使用期的活性测定.证实催化剂在使用后的4—8个月内,烧结是失活的主因;而XPS谱显示硫中毒有积累性,以SO_4^(2-)形式沉积于催化剂表面,构成了燃烧催化剂后期失活的主要因素.由于催化燃烧反应在较高的温度下进行,并充分供氧,所以积炭引起失活的可能性较小,这可以从孔容数据和一些电镜照片中得到证实.

稀土复合氧化物燃烧催化剂的性能及表征

浸渍法制备了稀土型燃烧催化剂 ,采用多晶 X射线衍射 (XRD)、程序升温还原 (TPR)、差热热重分析(DTA- TG)、X射线光电子能谱 (XPS)

含能无铅燃烧催化剂Ba(NTO)·3H_2O性能研究

含能无铅化合物Ｂａ（ＮＴＯ）·３Ｈ２Ｏ是一种低感度高能炸药，通过ＴＧＡ、ＤＳＣ及配方实验，证明它是良好的燃烧催化剂，有利于降低固体推进剂的特征信号，并减少推进剂对环境的污染。

用均匀设计和回归分析法研究燃烧催化剂的作用规律

为了考察了3种催化剂(铅盐、铜盐和炭黑)对固体推进剂燃速的影响,运用均匀设计方法和多元回归数学模型分析研究燃烧催化剂的作用规律。结果表明:在所选的范围内,铅盐和炭黑对推进剂燃速影响较大,铜盐起辅助作用,同时三者存在相互交互作用,并随着压力的变化而呈现不同的表现形式。通过均匀设计试验结果,获得了使固体推进剂燃烧性能较佳的催化剂铅盐、铜盐和炭黑组合。