為了獲得硝酸羥銨水體系的分解性能,利用TG-DSC技術(shù)測(cè)試和研究了硝酸羥銨（HAN）水溶液的熱分解和催化分解特性,通過測(cè)試不同升溫速率下的分解曲線,對(duì)HAN水溶液的熱分解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究,在此基礎(chǔ)上,通過傅里葉紅外（FTIR）和在線質(zhì)譜（MS）對(duì)硝酸羥銨水溶液的催化分解氣體產(chǎn)物進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明:HAN水溶液的催化分解放熱峰是109.8℃,比熱分解放熱峰155.6℃提前了45.8℃;利用Kissinger和Fly-Wall-Ozawa方程得出HAN水溶液熱分解活化能和催化分解活化能分別是110.6 kJ/mol和87.8 kJ/mol;催化劑的加入能降低HAN的活化能,使其分解溫度提前;硝酸羥銨水溶液催化分解的氣體產(chǎn)物主要是NO,N₂和N₂O,并提出了其可能的催化分解機(jī)理。 

【文章來(lái)源】：火箭推進(jìn). 2020,46(05)

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HAN水溶液的TG曲線

圖1 HAN水溶液的TG曲線由圖1中TG曲線可以看出,HAN水溶液的催化分解過程包括如下兩個(gè)階段:第一階段溫度范圍是50～106.9 ℃,為緩慢失重階段,對(duì)應(yīng)于水分的揮發(fā);第二階段為急劇失重階段,溫度范圍是106.9～111.8 ℃,對(duì)應(yīng)于HAN的催化分解,催化分解的結(jié)束溫度為111.8 ℃。HAN水溶液熱分解曲線也包括兩個(gè)階段,從30～140.5℃,為緩慢失重階段,對(duì)應(yīng)于水分的揮發(fā),從140.5～156.2 ℃對(duì)應(yīng)于HAN的熱分解,熱分解的結(jié)束溫度為156.2 ℃�？梢钥闯�,催化分解的結(jié)束溫度要比熱分解的結(jié)束溫度提前了44.4 ℃。

由圖3可以看出,隨著升溫速率增加,HAN水溶液的分解放熱峰有向高溫方向移動(dòng)的趨勢(shì),這是因?yàn)楫?dāng)升溫速率較小時(shí),HAN分解釋放的熱量跟得上溫度的變化,表現(xiàn)在較低的溫度下就開始分解放熱;當(dāng)升溫速率增加時(shí),反應(yīng)釋放的熱量跟不上溫度的變化,表現(xiàn)為HAN分解的放熱峰后移。對(duì)不同升溫速率下的HAN水溶液分解的DSC曲線進(jìn)行處理,得到的放熱峰溫值數(shù)據(jù)如表1所示。可以看出在相同升溫速率下,催化分解的放熱量也要明顯高于熱分解,而在不同升溫速率下的HAN水溶液的總的放熱量基本上差別不大。根據(jù)表1峰溫和Kissinger、Ozawa方程,利用最小二乘法分別以ln(β/Tp2)～1 000/Tp作圖和以lg β～1 000/Tp作圖得到曲線如圖4和圖5所示。表1 不同升溫速率下HAN水溶液的分解放熱峰溫度Tab.1 DSC date of the HAN aqueous solution at different heating rates β/(K·min-1) 催化分解 熱分解 Tp/K ΔH/(J·g-1) Tp/K ΔH/(J·g-1) 2.5 99.6 1 065.8 148.5 753.5 5 109.8 1 150.2 155.6 894.2 10 117.2 1 189.5 166.4 911.7

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種HAN基單元推進(jìn)劑及催化分解性能研究[J]. 鮑世國(guó),公緒濱,陳藝,申連華,方濤.  火箭推進(jìn). 2018(02)
[2]C/SiC復(fù)合材料在高能HAN發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用研究[J]. 劉俊,潘一力,李偉,魏燕,李慧.  火箭推進(jìn). 2017(05)
[3]HAN基綠色推進(jìn)劑點(diǎn)火技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王新強(qiáng),鄧康清,李洪旭,余小波.  火箭推進(jìn). 2017(02)
[4]Fe3+摻雜對(duì)硝酸羥胺熱穩(wěn)定性的影響及其機(jī)理[J]. 劉建國(guó),安振濤,張倩,李天鵬,卞立新,李赫.  火炸藥學(xué)報(bào). 2017(01)
[5]硝酸羥銨基無(wú)毒單組元推進(jìn)劑應(yīng)用探討[J]. 周悅,公緒濱,方濤.  導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 2015(04)
[6]可用于替代肼的2種綠色單組元液體推進(jìn)劑HAN、ADN[J]. 陳興強(qiáng),張志勇,滕奕剛,于海成,初白玲,桂林.  化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料. 2011(04)
[7]DSC/TG-FTIR-MS聯(lián)用技術(shù)研究ADN熱分解動(dòng)力學(xué)和機(jī)理[J]. 王曉紅,張皋,趙鳳起,謝明召,任曉寧,何少蓉.  固體火箭技術(shù). 2010(05)
[8]AF-315液體單元推進(jìn)劑研究進(jìn)展[J]. 王宏偉,王建偉.  化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料. 2010(05)
[9]硝酸羥胺NH2OH·HNO3制備及其穩(wěn)定劑綜述[J]. 汪洪濤,周集義.  化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料. 2007(02)
[10]新型綠色液體推進(jìn)劑研究進(jìn)展[J]. 賀芳,方濤,李亞裕,米鎮(zhèn)濤.  火炸藥學(xué)報(bào). 2006(04)



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