聚合物基Al/CuO纳米铝热剂的制备及表征

为研究聚合物基铝热剂的性能,制备了以GAP-ETPE和F2311作为黏结剂的Al/CuO纳米铝热剂。然后利用油墨直写技术(DIW)配制出固含量高达80%的含能油墨GAP/F2311-MICs(GF-MICs),在此基础上加入高氯酸铵(AP),探索AP/GF-MICs模型推进剂的可打印性,并研究了AP含量对于AP/GF-MICs模型推进剂燃烧性能的影响规律;采用FTIR方法测试了混合黏结剂的相容性和稳定性,通过TG-DSC和静态拉伸研究了GF-MICs纳米铝热剂的热性能,并测试了其流变性和聚合物的力学性能。结果表明,GAP-ETPE与F2311质量比为1∶4时,混合黏结剂的相容性、稳定性和力学性能最好;纳米Al/CuO的加入使得F2311和GAP-ETPE的热分解温度分别提前89.0℃和32.9℃;随着模型推进剂中Al/CuO含量的增加,AP高温分解温度最高提前101.58℃,预先点火反应提前29.68℃,放热量提升135%;GF-MICs能够很好地提高模型推进剂的反应活性和燃烧速率,且当模型推进剂中Al/CuO质量分数由10%增至40%时,到达P max时间缩短了71%,平均燃烧速率提升了293%。

电泳沉积PVDF/Al/CuO复合含能薄膜及其燃烧性能研究

基于含氟聚合物的强氧化及含氟量高的特性,以聚偏二氟乙烯(PVDF)为代表,通过电泳技术,采用石胆酸(LCA)作为表面活性剂,制备了PVDF/Al/CuO有机/无机杂化含能薄膜,并对其组分、结构、形貌及含能特性进行了系统的表征。结果表明:PVDF电泳沉积过程中石胆酸的最佳添加剂量为3mL(1wt%);当PVDF添加量为2wt%时,PVDF/Al/CuO复合薄膜的燃烧性能最好,热释放能量达3924J/g,远远高于Al/CuO的热释放能量。产生上述实验结果的主要原因是PVDF本身具有氧化特性,能够与铝发生化学反应,释放热量;此外,PVDF热分解产生的氟能够腐蚀铝表面的钝化膜,进而释放活性铝,极大提升了Al/CuO体系的能量释放效果。

BiOF的掺入对n-Al/CuO纳米铝热体系性能的影响

为了提高n-Al/CuO体系的增压能力,改善其点火性能,选用含氟氧化剂氟氧化铋(BiOF)作为典型铝热体系n-Al/CuO中CuO的替代,并将BiOF成功复合于n-Al/CuO体系中。分别使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)研究了复合材料的微观结构、晶体结构特征和表面元素组成及价态。使用高速摄影、高速红外热像仪和压力传感器研究了复合体系在限制条件下的火焰传播速率、点火温度和增压性能。结果表明,BiOF可以在n-Al/CuO体系中作为CuO的良好的替代物。当BiOF的替代质量分数为9%时,体系在限制条件下的火焰传播速率从385 m/s提高至478 m/s,提高了24.1%;输出的峰值压力从1.32 MPa提高至1.51 MPa;增压速率从43 MPa提高至72 MPa;点火温度也得到显著的下降。总之,作为CuO的替代物,BiOF可以有效改善n-Al/CuO的点火性能,并提升体系在限制条件下的能量输出能力。

掺杂La_(2)O_(3)的Al/CuO铝热剂的反应特性

为了研究La_(2)O_(3)对Al/CuO铝热剂反应特性的影响,采用机械混合法制备了不同氧平衡状态,即当量比(φ)分别为1.0,1.4和1.8下的Al/CuO铝热剂,并分别掺杂2%,5%,10%,20%和30%的La_(2)O_(3)。利用扫描电子显微镜(SEM)、X⁃射线能谱仪(EDS)、X⁃射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)分别对未掺杂和掺杂La_(2)O_(3)的Al/CuO铝热剂的微观形貌、元素种类、物相以及放热过程进行了研究,采用燃烧管实验、T⁃jump快速升温点火实验和密闭爆发器实验对其燃烧特性和产气性能进行了对比分析。结果表明,零氧平衡状态(φ=1.4)下,掺杂La_(2)O_(3)的Al/CuO铝热剂发生铝热反应的起始温度和峰值温度明显低于未掺杂La_(2)O_(3)的Al/CuO铝热剂;掺杂2%La_(2)O_(3)的Al/CuO铝热剂放热量为1772 J·g^(-1),较未掺杂La_(2)O_(3)的Al/CuO铝热剂放热量1540 J·g^(-1)增长了15.1%。正氧平衡状态(φ=1.0)下,掺杂2%La_(2)O_(3)的Al/CuO铝热剂燃速为90.8 m·s^(-1),比未掺杂La_(2)O_(3)的Al/CuO铝热剂燃速61.9 m·s^(-1)增长了46.7%。Al/CuO铝热剂的点火温度随La_(2)O_(3)掺杂量的增加呈现上升的趋势。掺杂La_(2)O_(3)对Al/CuO铝热剂的产气性能有不同程度的改善,其中,正氧平衡状态(φ=1.0)和负氧平衡状态(φ=1.8)下,峰值压力较未掺杂时分别上升了34.5%和13.7%,对φ=1.4的铝热剂,产气性能改善不明显。火焰传播结果显示,La_(2)O_(3)的掺杂会改变Al/CuO铝热剂的火焰传播模式,随着掺杂量的增加,Al/CuO铝热剂燃烧状态由爆燃变为缓燃,能够作为一种燃烧速度和能量释放速率的控制手段。

超级铝热剂Al/CuO前驱体的制备、表征、热分解机理及非等温分解反应动力学

以硝酸铜、无水乙醇、1,2-环氧丙烷和纳米铝粉为原料,在超声振荡条件下,采用溶胶-凝胶法制备了纳米复合含能材料——超级铝热剂Al/CuO的前驱体.利用热重-差示扫描量热-傅里叶变换红外-质谱(TG-DSC-FTIR-MS)联用技术,研究了纳米Al/CuO溶胶-凝胶前驱体的热行为和分解过程及机理.利用不同升温速率下的TG-DTG分析,研究了纳米超级铝热剂Al/CuO的溶胶-凝胶前驱体的热分解反应机理,采用了6种动力学分析方法进行动力学参数计算,得到前驱体分解反应的表观活化能、反应级数、频率因子等动力学参数,纳米Al/CuO前驱体分解反应的动力学方程为:dα/dt=1014.0×4α3/4exp(-2.0×104/T).

Al/CuO的高能球磨固态反应

系统研究了Ａｌ／ＣｕＯ的高能球磨固态反应。对Ａｌ含量在２０％～８５％范围内的Ａｌ／ＣｕＯ进行高能球磨，采用Ｘ射线衍射进行物相分析，并对Ａｌ含量分别为２０％和７５％的试验分析了物相随研磨时间的变化，做了差示扫描量热（ＤＳＣ）分析，对比研究了固态还原反应与固态复合反应过程的异同。结果表明，Ａｌ含量不超过２０％时仅发生单纯的还原反应；当Ａｌ含量从２０％分别增加到３５％，５７％，７０％和８５％时，反应为还原与合成共存的复合反应，产物依次为Ｃｕ９Ａｌ４，ＣｕＡｌ２及Ａｌ（Ｃｕ）固溶体和Ａｌ２Ｏ３的复合颗粒。

介电式Al/CuO复合薄膜点火桥的电爆性能

提出了＂介电式复合薄膜点火桥＂的概念,并以Al膜作电极,CuO膜作电介质层,用微细加工技术制备了介电式Al/CuO复合薄膜点火桥样品,尺寸为2000μm×2000μm×2.6μm,电阻值约4Ω。用60 V以上恒压源可激发点火桥发生电爆炸,电爆过程中Al/CuO复合薄膜发生了氧化还原反应,生成的单质Cu使点火桥产生了延迟放电效应。用原子发射光谱双谱线法测试了60 V和80 V激发时点火桥的电爆炸温度和持续时间。60 V激发时点火桥电爆炸温度主要分布在2500~3500 K,持续时间约0.35 ms;80 V激发时点火桥电爆炸温度主要分布在3500~4000 K,持续时间约0.55 ms。

多晶硅与Al/CuO复合薄膜集成的含能点火器件的点火性能

为研究多晶硅桥型与尺寸对Al/Cu O含能点火器件点火性能的影响规律,用多晶硅和Al/Cu O复合薄膜集成制备了6种不同形状和尺寸的含能点火器件,采用尼亚D-最优感度试验法测试了四种尺寸、两种桥形共6种类型(S、M、Lr、Lv、Hr、Hv)点火器件的点火感度。探索了临界爆发电压,得到了点火时间随激励电压的变化规律。采用感度实验和点火实验对比研究了多晶硅点火器件和含能点火器件的点火性能。结果表明,含能点火器件的感度与点火时间随桥膜体积的增大而减小。V形桥膜有助于降低作用时间与作用所需能量。Lv型含能点火器件感度为8.19 V,标准偏差0.14,均低于Lv型多晶硅点火器件(8.70 V、0.53)。Lv型含能点火器件14 V时的点火时间(52.85μs)比多晶硅点火器件点火时间(109.12μs)短,且该差值随激励能量升高而降低。

Al/CuO肖特基结换能元芯片的非线性电爆换能特性

依据肖特基势垒理论,设计并制备了Al/CuO肖特基结换能元芯片。用击穿电压仪研究了换能元芯片的电击穿性能,用电容放电的激发方式研究了芯片的电爆特性。结果表明,对前者,芯片存在发火阈值,具有整流特性,击穿电压与肖特基结的个数无关,击穿电压为8 V;对后者,芯片也存在发火阈值,发火阈值与肖特基结数呈正相关,芯片还具有发火延迟特性。延迟时间的长短与肖特基结数也呈正相关。同时芯片还具有多次激发而连续发火的特性。显示Al/CuO肖特基结换能元芯片是一种具有非线性电爆换能特性的新型电爆换能元。

CuO/CeO_2和CuO/Al_2O_3催化剂的催化性能

本文以ＣＯ氧化为模式反应考察了ＣｅＯ２和Ａｌ２Ｏ３负载氧化铜催化剂的氧化活性，运用ＸＲＤ和ＴＰＲ技术研究了催化剂的还原性能和物相结构，结果表明：载体性质对负载ＣｕＯ催化剂的ＣＯ氧化活性有很大影响，ＣｕＯ／ＣｅＯ２催化剂活性明显高于ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂．催化剂的还原特性随载体不同而不同．同时发现，热处理对催化剂铜物种的存在形式，晶粒大小、还原特性及其催化活性有明显影响，ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂活性下降的主要因素是生成了活性较低的ＣｕＡｌ２Ｏ４相，而ＣｕＯ／ＣｅＯ２催化剂活性下降是由于ＣｕＯ和ＣｅＯ２发生烧结。

V助剂对CuO/Al_2O_3上CO_2加H_2合成甲醇的影响

研究了不同Ｖ 含量助剂对ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂上ＣＯ２ 加Ｈ２ 合成甲醇的影响，发现Ｖ 助剂在低于５１０Ｋ 时能明显提高催化剂的活性和选择性。Ｘ 射线衍射结果表明，Ｖ 助剂加入后，ＣｕＯ 的分散度明显提高。程序升温还原（ＴＰＲ） 的“ＲＯＲ”法揭示，在ＣｕＯ／Ａｌ２Ｏ３ 催化剂中存在能在室温下被氧化的铜物种，而这种铜物种的含量随Ｖ 负载量的增加而增多。

CuO/CeO_2/γ-Al_2O_3催化剂表面相互作用及Denox活性

The catalytic activity measurement for the NO+CO reaction over CuO/CeO\-2/\%γ\%\|Al\-2O\-3 catalysts at a low\|temperature(200 ℃) shows that the activity is strongly related to ceria loading amount, and both surface dispersed ceria species and crystalline CeO\-2 shows a significant enhancement on the activity. The effect of ceria species is contributed to their promoting the reduction of copper oxide species.

工艺参数对制备CuO与Al反应自生Al_2O_3增强铝基复合材料的影响

研究了反应温度、Al粉含量、预制块致密度和表面活性元素Mg对反应过程和相组成的影响。随着反应温度的提高 ,反应速度加快。温度过高 ,反应物中的CuO会发生分解反应 ,从而导致实验失败 ;体系中Al粉含量越高 ,反应速度越快。另外 ,体系中Al粉含量的提高 ,也有利于反应生成的Al2 O3 分布均匀以及细小化 ;在合适的预制块压坯压力时可以得到既具有较高的致密度 ,又能够完全反应的材料 ;Mg属于表面活性元素 ,它的存在能够降低体系的反应初始温度 ,但是不能解决反应物和反应产物的扩散问题。因此 ,温度仍是决定反应能否完全进行的主要因素。在适当的温度 (80 0～ 10 0 0℃ )、压力 (15 0～ 2 10MPa)、Mg加入量 (2 %～ 5 % )和Al与CuO的质量比(约 6∶1)等条件下能够制备出反应完全的CuO与Al反应自生复合材料。

La助剂对甲醇水蒸气转化制氢CuO-ZnO/Al_2O_3催化剂性能的影响

研究了La助剂对CuO -ZnO/Al2 O3催化剂性能的影响 ,得到了活性和稳定性较好的CuO -ZnO -La2 O3/Al2 O3催化剂。应用TPR、XRD、SEM及XPS等方法对催化剂进行了表征 ,结果表明 :La助剂的加入使催化剂表面的Cu组份含量增加并使Cu/Zn摩尔比提高 ;La助剂的加入极大地提高了催化剂的稳定性 ;反应过程中催化剂表面Cu组份含量逐渐下降是催化剂活性下降的直接原因。

Fe、V助剂对CuO/Al_2O_3催化剂上CO_2加氢合成甲醇的影响

在 3 63～ 473 K,0 .1 MPa压力下 ,研究了 Cu-Fe-V2 O5/ Al2 O3催化剂上 CO2 催化加氢反应 ,对这些催化剂进行了 XRD及 TPR表征 ,并对 XRD结果和 TPR的“ROR”(还原 -氧化 -还原 )过程进行分析。结果显示 :在铜基催化剂中加入 Fe、V使其在 5 0 0 K以下的活性和选择性大为提高 ,且明显改善铜物种的分散度 ,影响催化剂表面的酸度。Fe、V浸渍的先后顺序对催化剂的性能亦有影响。Fe、V的加入及不同的浸渍顺序可能对催化剂上 Cu、Fe、V的分布状态及其相互作用有影响。室温下 ,催化剂上活性铜物种含量增加 ,有利于 H2的解离吸附及 CO2 的配位活化。

CuO/ZnO/活性Al_2O_3催化剂合成N-异丙基苯胺催化性能的考察

采用浸渍法制备ＣｕＯ／ＺｎＯ／活性Ａｌ２Ｏ３催化剂，用于合成Ｎ－异丙基苯胺的Ｎ－烷基化反应。并且考察了催化剂的制备因素及反应条件对催化剂反应性能的影响。得到了ＣｕＯ／ＺｎＯ／活性Ａｌ２Ｏ３催化剂制备Ｎ－异丙基苯胺的适宜反应条件。

Cu-C-Ti系和Cu-CuO-Al系合金粉末的机械合金化

将CU－C3．3％－Til3．3％和CU－Cu02．5％－Al11．1％（质量分数）二合金粉末分别进行机械合金化，结果发现，经20h球磨后，C的衍射峰已经消失，Ti、Al、CuO的衍射峰强度显著降低；60h球磨后，二合金粉末都形成了Cu基过饱和固溶体；100h球磨后，部分Ti、C、Al、O溶质元素脱溶析出，并反应生成TiC和Al2O3。机械合金化导致粉末细化、亚晶界和位错等缺陷产生是形成过饱和固溶体和促进第二相析出的重要原因。

CuO/Al反应自生复合材料的热力学研究

在CuO Al体系的热力学试验和理论分析的基础上 ,对体系反应的热力学进行探讨 ,论证了CuO Al低温合成反应在热力学上是可行的。建立了体系的绝热温度的一般表达式 ,并且从理论上探讨了Al粉含量和反应温度对反应绝热温度的影响。计算了CuO Al体系在不同温度下的热效应值。

铁、钒助剂对催化剂CuO/Al_2O_3上CO_2+H_2合成甲醇影响的XPS研究

采用XPS方法研究了Fe,V助剂的加入对CuO/Al2 O3 催化剂的表面结构及其对合成甲醇活性的影响 .结果表明 ,Fe ,V助剂的加入能增大室温下被氧化的铜物种的表面浓度 ,从而提高催化剂的低温活性 .Cu ,Fe ,V原子的表面浓度都低于体相浓度 ,存在向体相扩散的趋势 .Fe ,V在载体上浸渍的先后顺序不能确定其表面原子浓度的大小 .与Cu相比 ,Fe和V在表面有一定程度的富集 ,它们还导致表面铝酸盐物种的生成 .

CuO-Al-Cu粉末压坯中CuO和Al的反应机理

对CuO Al粉末预制块在不同温度下反应 ,测试其温度随时间的变化曲线 ,利用X射线衍射仪对其反应后的试样进行物相分析 ,得出产生热爆的反应温度及不同温度下的反应产物。结果表明 ,CuO Al体系化学反应存在 3个不同温度区域 ,即稳定区、反应不完全区和反应完全区。反应完全区易出现热爆现象。