纳米NiO/CNTs复合粒子的制备及其对AP和AP/HTPB热分解的影响

以碳纳米管(CNTs)为载体,采用化学沉淀法制备了不同摩尔比的NiO/CNTs复合粒子,采用透射电子显微镜、X-ray衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱、比表面积分析仪等表征手段对产物的结构进行了表征,并用差示扫描量热仪研究了NiO/CNTs复合粒子对AP及AP/HTPB推进剂热分解的催化作用。结果表明:NiO/CNTs复合粒子结晶好、包覆均匀、比表面积大。NiO/CNTs(nNiO:nCNTs=1:4)复合粒子可使AP和AP/HTPB推进剂的高温分解峰温分别降低了92.24℃和42.2℃,使总表观分解热分别增加了1 086 J/g和730 J/g,表现出显著的催化性能,其催化性能明显优于纯纳米NiO和纯CNTs。碳纳米管的独特结构和载体支撑作用是NiO/CNTs复合粒子的催化性能强于纳米NiO的主要原因。     

纳米Fe2O3的制备及其对AP热分解的催化作用

采用溶胶-凝胶法、水热法及强迫水解法,制备了球形、立方形、纺缍形及针形四种不同形貌的纳米Fe2O3粒子.通过透射电子显微镜(TEM)、X衍射(XRD)、比表面积(BET)对纳米粒子的粒径、形貌、结构、比表面积进行了表征,用差示扫描量热仪(DSC)研究了Fe2O3对高氯酸铵(AP)热分解的催化性能.结果表明纳米Fe2O3对AP的高温热分解催化作用较微米的效果好.不同形貌的纳米Fe2O3粒子有着各自不同的比表面积,比表面积较大的纳米纺缍形和针形Fe2O3较比表面积较小的纳米立方形和球形的催化效果好.比表面积最大的纳米针形Fe2O3使AP的高温热分解峰温度降低了67.3℃,表观分解放热提高了785J·g-1,表现出较好的催化性能.     

纳米CuO的批量制备及其对高氯酸铵热分解性能的影响研究

采用HLG-5型纳米化粉碎机批量制备了纳米CuO。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对CuO颗粒的结构、大小及形貌进行了表征,并采用差示扫描量热仪(DSC)分别研究了纳米CuO的含量为1%,1.5%,2%,2.5%,4%对不同粒度AP的热分解性能的影响。结果表明,制备的CuO颗粒大小约为17nm,为单斜晶系,呈类球形。2%含量的纳米CuO对AP具有更好的催化性能,可使64μm,6μm,1μm AP的高温分解峰分别降低83.0℃,81℃,55.4℃;表观分解热分别增加880J/g,617J/g,391J/g;反应速度常数提高数倍。     

纳米铁酸铜的制备及对RDX热分解的催化作用

以CuCl2·2H2O和Fe(NO3)3·9H2O为原料,采用室温固相化学反应法制备出三种不同铜、铁摩尔质量比的纳米CuFe2O4粉体,产物的粒径约为5nm。采用差示扫描量热法(DSC)测试了纳米CuFe2O4对RDX热分解的催化作用。结果表明:纳米CuFe2O4对RDX热分解有明显的催化效果。在三种纳米CuFe2O4中,铜、铁摩尔质量比为1∶1的纳米CuFe2O4的催化效果最好,它使RDX的分解峰温前移了17 8℃,放热量增加了250J/g,活化能降低了21 9kJ/mol。纳米CuFe2O4的用量增加对RDX热分解的催化效果显著增大。     

Al/高氯酸铵复合粒子的制备及其性能表征

用溶剂-非溶剂法制备了Al/高氯酸铵(AP)复合粒子，并用TEM，SEM，XRD和ICP对其进行了表征。首先对复合粒子的热分析进行了DTA测定，并用相同比例的简单混合物来作对比；然后选用三组推进剂样品进行DTA测定，在每组样品中分别选用添加有Al/AP复合粒子和纯Al粉来作对比。结果表明，将Al粉与AP进行复合处理后，Al粉对AP的热分解有了一定的催化作用，而相同比例的Al粉和AP简单混合物中，Al粉对AP的热分解无明显催化作用；与加有纯Al粉的推进剂样品相比较，添加有Al/AP复合粒子的推进剂样品高温分解峰温降低，总放热量大大提高。这表明Al粉与AP的复合处理能显著提高AP与推进剂的热分解性能。     

纳米金属和复合金属粉对AP/HTPB推进剂热分解的影响

用热分析法(DTA)研究了纳米金属和复合金属粉(Cu,N i,A l,N iCu,N iCuB,N iB)对AP/HTPB推进剂热分解的影响。结果表明,纳米金属和复合金属粉对HTPB推进剂的热分解具有明显的催化作用。纳米铜粉使AP/HTPB推进剂的低温和高温热分解温度分别降低了51.6℃和33.6℃,DTA表观分解热增大为3.7kJ.g-1,催化效果十分显著。纳米铜粉和含铜的纳米复合金属粉(N iCu和N iCuB)的催化效果强于其他纳米金属粉。纳米金属粉主要通过催化AP/HTPB推进剂中AP的热分解,表现出对HTPB推进剂具有较好的催化效果。     

新型高燃速推进剂的催化燃烧性能

研究了有机酸铅盐、有机酸铜盐、铜铬氧化物、铁化合物不同组合作为催化剂对新型复合改性双基高燃速推进剂燃烧性能的影响。发现新型的铅铁络合物与铜铬氧化物组合是一种高效的催化剂组合。在配方中添加3%的组合催化剂,可使该新型高燃速推进剂燃速(9.81 MPa)从48.78 mm/s(空白配方燃速)提高到56.66 mm/s,9.81~19.62 MPa区间内的压力指数从0.676下降到0.576。用差热分析研究了铅铁络合物和铜铬氧化物及其复合对双基粘结体系(NC NG TEGDN)和AP热分解的影响,结果表明,复合催化剂可使双基粘结体系分解峰温提前4.94℃,使AP高温分解峰温提前119.08℃,放热量从144.97 J/g增大到1 180 J/g。     

纳米NiB非晶合金对AP热分解性能的影响

用化学还原法制备出平均粒径20nm的NiB非晶态合金和NiCuB合金粉，以及负载型NiB／Al2O3和NiB／SiO2催化剂。DTA结果表明：NiB和NiCuB合金粉可以显著降低AP的高温分解温度，表现了对AP高温分解反应良好的催化效果。负载型NiB／Al2O3和NiB／SiO2对AP热分解的催化效果，与NiB相比没有明显增强。随NiB非晶态合金增加对AP热分解的催化效果变化不明显。     

纳米铜铬复合氧化物对RDX热分解的催化作用

为了研究纳米CuO.Cr2O3复合物的催化性能，采用室温固相化学反应法制备出不同铜、铬质量比的纳米CuO.Cr2O3复合物，测出产物的粒径约为15nm，用DSC测试了纳米CuO.Cr2O3复合物对RDX热分解的催化作用。结果表明．：纳米CuO.Cr2O3复合物对RDX热分解有较好的催化效果，它使RDX的分解峰温提前了11．1℃，活化能降低了17kJ/mol，其作用明显优于纳米CuO和纳米Cr2O3及其混合物。     

AP/RDX共晶包覆微米铝粉的制备及表征

为了改善传统含高氯酸铵(AP)固体推进剂的热效应,采用溶剂蒸发法,参照零氧平衡的比例对高氯酸铵、黑索金(RDX)和微米级铝粉进行包覆处理,制备出微球形的AP/RDX/Al核壳型复合粒子,并对包覆后的AP/RDX/Al复合粒子进行TEM、FTIR、XRD和XPS表征分析,分析表明AP和RDX形成了AP/RDX共晶包覆层包覆在微米铝粉的表面。进一步对包覆后的复合粒子进行DSC测试分析,分析表明微米铝粉会使AP的放热更集中;经AP/RDX共晶包覆的微米铝粉颗粒热效应显著提高。