纳米金属粉对高氯酸铵热分解特性的影响

用差热分析法研究了纳米金属粉对高氯酸铵 (AP)热分解的影响。结果表明 ,质量分数为 5 %的纳米铜粉、镍粉和铝粉可以使AP的高温分解温度分别降低 130 2、112 9和 5 1 8℃ ,显示出对AP高温分解反应很好的催化活性 ,并使表观分解热明显增大。纳米铜粉可使AP的低温分解温度降低 35 1℃ ;而纳米镍粉和铝粉却使AP的低温分解温度有所上升 ,表现出对AP低温分解反应具有一定的阻碍作用。研究表明 ,微米级金属粉对AP高温分解反应的催化作用明显小于纳米金属粉 ,但微米级金属粉均可降低AP的低温分解温度。增加纳米金属粉的含量可以增强对AP的高温分解反应催化作用 。

纳米金属粉对高氯酸铵热分解动力学的影响

用TG和DSC研究了普通级和纳米级的铝、镍金属粉对普通高氯酸铵热分解特性的影响 .结果表明 ,普通级和纳米级铝粉对普通高氯酸铵热分解几乎没有影响 ,纳米镍粉对普通高氯酸铵的热分解 ,特别是高温阶段的促进作用最明显 .这种促进作用随着纳米镍粉含量的减少而逐渐减弱 .利用Coats Redfern积分法计算了超细高氯酸铵热分解的动力学参数 ,结果显示纳米镍粉使超细高氯酸铵热分解的表观活化能从 15 7.9kJ/mol下降为134.9kJ/mol,而其热分解的机理函数都同属于“成核和核成长”的Avrami Erofeev方程系列的函数 ,同时还探讨了纳米镍粉对高氯酸铵热分解促进作用的机理 .

纳米过渡金属粉对AP热分解的催化作用

采用化学溶液还原法分别制备了一定晶型的纳米金属粉Ni、Cu、Co,研究了纳米过渡金属对AP热分解的影响。通过对纳米过渡金属粉与AP复合粒子的热分析测试发现:纳米Ni和Cu粉对AP热分解的催化作用随着其含量的增加而增加,并有使AP的高低温分解峰温重叠在一起的趋势;纳米Co粉在含量为5%左右(质量百分数)对AP最好的催化效果,使AP高低温热分解峰温重叠在288℃左右同时进行。研究发现,纳米过渡金属与AP的分解碎片NH3形成络合物的分裂能大小顺序与其催化AP热分解程度一致:Co>Cu>Ni。

负载型纳米NiO催化高氯酸铵热分解的DSC/TG-MS研究

采用浸渍法制备出纳米NiO/MgO,运用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)等对产物的物相和组成进行了表征,利用DSC/TG-MS研究了纳米NiO/MgO对高氯酸铵(AP)热分解的催化作用。结果表明,在纳米NiO/MgO的催化作用下,AP的热分解高温分解峰温度降低92.2℃,表观分解热增加0.376kJ/g,分解气相产物主要有NH3、H2O、O2、N2O、NO及含氯物质。纳米MgO的载体支撑作用,可防止NiO纳米粒子的团聚,增加反应活性中心。同时在金属氧化物表面吸附生成超氧化离子(O2-)和氧离子(O-,O2-)能加速AP分解反应。

纳米NiO/MgO的制备及其对AP热分解催化性能影响

采用浸渍法制备出纳米NiO/MgO复合氧化物粒子,运用X射线衍射(XRD)、X射线能谱仪(EDS)等对产物的物相和组成进行了表征,并研究了单一纳米粒子(NiO、MgO)、纳米NiO+MgO混合粒子及纳米NiO/MgO复合氧化物粒子对AP热分解的催化性能。结果表明,所制备的纳米NiO/MgO复合氧化物粒子中NiO粒子高度分散于MgO载体中。纳米NiO/MgO复合氧化物粒子可使AP的高温分解峰温降低92.2℃,高低温分解峰温差减小到10.6℃,表现出较强的催化性能,其催化性能优于单一纳米粒子(NiO、MgO)、纳米NiO+MgO混合粒子。纳米MgO的载体支撑作用,可防止NiO纳米粒子的团聚,增加反应活性中心,从而提高催化效果。

NiCu 复合金属粉的制备及其催化性能

采用化学还原法制备得到了纳米级NiCu复合金属粉,对其结构进行了表征.用热分析法研究了纳米NiCu复合金属粉对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能.结果表明,组成为Ni60Cu40的纳米NiCu复合金属粉可使AP的高温和低温热分解温度分别降低140.4和26.8℃,使总表观分解热增至1.29kJ/g,表现出对AP的高温和低温热分解的显著催化作用.纳米NiCu复合金属粉的组成对其催化性能有一定影响,以Ni60Cu40的催化效果最强.纳米NiCu复合金属粉的含量增加,其催化作用增强.纳米NiCu复合金属粉催化AP热分解的作用机理为:(1)氧化物在AP热分解起始阶段电子转移过程中的桥梁催化作用;(2)纳米NiCu复合金属粉与AP分解产物发生反应;(3)纳米NiCu复合金属粉的表面效应等.

纳米铜粉的制备及其对高氯酸铵热分解催化性能的研究

在溶液中采用还原法制备出粒度约20nm的晶态纳米铜粒子.采用研磨复合法制备出纳米铜与微米高氯酸铵的复合粒子.DTA用来研究纳米铜对高氯酸铵热分解催化性能.其结果表明:纳米铜粉能够使高氯酸铵低温和高温放热峰温度分别降低35.1℃和130.2℃,并且使高氯酸铵的表观分解热提高了172.7%,对高氯酸铵的热分解表现出良好的催化作用.同时,探讨了其催化机理.

纳米Cu-Cr复合金属氧化物的机械研磨制备及对AP的催化性能

为了增强纳米氧化铜对高氯酸铵(AP)热分解的催化作用,采用机械研磨法批量制备了一系列摩尔比分别为1∶2,1∶1,1∶0.5,1∶0.25的CuO/Cr2O3纳米Cu-Cr复合金属氧化物(纳米CuO/Cr2O3);采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征样品的微结构、表面元素和形态;通过热重(TG)分析和差示扫描量热(DSC)技术研究了纳米Cu-Cr复合金属氧化物对AP热分解的催化作用,讨论了纳米CuO/Cr2O3含量对AP热分解的影响。结果表明,与其他纳米Cu-Cr复合金属氧化物、单一纳米CuO和纳米Cr2O3相比,质量分数2%的CuO/Cr2O3(摩尔比1∶0.25)复合金属氧化物对AP热分解具有最佳催化效果,可使AP的分解温度从441.3℃下降到351.1℃,吉布斯自由能从199.8 kJ/mol降至172.1 kJ/mol,同时表观分解热从941 J/g升至1778 J/g,这可能是由于在高能研磨力场下,纳米CuO和纳米Cr2O3发生晶格变化促进其对AP热分解的协同催化作用。

AP/Co-MOF核壳型纳米复合材料对AP热分解的自催化性能

为了提高高氯酸铵(AP)热分解的催化效率,在0℃下采用液相化学沉积法合成了AP/Co-MOF纳米复合材料;通过SEM、EDX、FTIR及XRD对该材料的形貌和结构进行了表征,并研究了其对AP热分解的自催化性能。结果表明,Co-MOF纳米粒子在AP颗粒表面均匀成核且长大形成核壳结构的AP/Co-MOF纳米复合材料;不同比例的AP/Co-MOF纳米复合材料对AP热分解均展现了很好的催化效果,其中,AP与Co-MOF质量比为100∶4的AP/CoMOF纳米复合材料表现出最佳的自催化性能。