本文關(guān)鍵詞：碳基復(fù)合粒子的制備及其對(duì)高氯酸銨熱分解催化性能研究

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【摘要】：高氯酸銨(AP)是固體推進(jìn)劑的重要組成部分,其性能的好壞與推進(jìn)劑性能的優(yōu)劣有密切關(guān)系。熱分解性能是AP的一項(xiàng)重要指標(biāo),對(duì)AP熱分解性能的改善,主要體現(xiàn)在降低分解溫度、增加分解熱以及加快熱分解反應(yīng)速率這三個(gè)方面。目前,利用催化劑對(duì)AP進(jìn)行熱催化分解是改善AP熱性能的主要方法。本文研究了碳材料以及基于碳材料的復(fù)合粒子作為催化劑對(duì)AP熱分解性能的影響。研究結(jié)果顯示,碳納米管(CNTs)對(duì)AP的熱分解過(guò)程具有催化作用,主要作用表現(xiàn)為弱化低溫分解階段、降低高溫分解溫度、增加表觀分解熱以及加快熱分解速率。文中探究了改變CNTs參數(shù)條件(包括含量、長(zhǎng)度、球磨處理以及酸化處理)對(duì)AP熱催化分解的影響:隨著CNTs含量的增加,AP的熱分解溫度持續(xù)降低,表觀分解熱呈先增大后減小的趨勢(shì);同管徑的短CNTs具有較好的催化效果;低速球磨處理后的CNTs表現(xiàn)出更優(yōu)異的催化性能;酸化處理后的CNTs催化作用加強(qiáng)。石墨烯(Graphene)同樣表現(xiàn)出對(duì)AP熱分解過(guò)程的催化作用,主要作用是使AP的低溫分解階段成為主要的分解階段,而弱化了高溫分解階段,表觀分解熱量顯著增加。比較分析CNTs與Graphene對(duì)AP不同的催化效果,造成兩者的區(qū)別在于一維材料CNTs與二維材料Graphene之間結(jié)構(gòu)和性能的不同。采用水熱法制備Co/CNTs復(fù)合粒子,通過(guò)XRD、SEM和比表面積分析測(cè)試方法對(duì)Co/CNTs復(fù)合粒子進(jìn)行了表征,當(dāng)2wt.%的Co/CNTs對(duì)AP進(jìn)行催化分解時(shí),AP的低溫分解峰消失,高溫分解峰出現(xiàn)在305℃,較純AP提前了128℃,表觀分解熱達(dá)到了1354 J/g,較純AP增加了935 J/g,且AP熱分解反應(yīng)速率加快。Co/CNTs復(fù)合粒子對(duì)AP的熱分解具有良好的催化效果。采用液相沉積法制備Zn O/Graphene復(fù)合粒子,通過(guò)XRD、SEM、TG和比表面積分析測(cè)試方法對(duì)Zn O/Graphene復(fù)合粒子進(jìn)行表征,當(dāng)2wt.%的Zn O/Graphene對(duì)AP進(jìn)行催化分解時(shí),AP的低溫分解峰出現(xiàn)在270℃,高溫分解峰出現(xiàn)在285℃,分別較純AP提前了44℃和148℃,表觀分解熱為1270 J/g,較純AP增加了851J/g。Zn O/Graphene復(fù)合粒子表現(xiàn)出對(duì)AP優(yōu)異的催化作用。機(jī)理分析認(rèn)為,碳材料特殊的結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能是催化AP熱分解的關(guān)鍵,同時(shí),碳材料的獨(dú)特結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱導(dǎo)電性能能夠進(jìn)一步促進(jìn)金屬和金屬氧化物催化劑對(duì)AP的熱催化分解。
【關(guān)鍵詞】：高氯酸銨 碳納米管 石墨烯 納米復(fù)合粒子 催化熱分解
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V512;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題背景及研究目的和意義9-11
• 1.2 高氯酸銨簡(jiǎn)介11-13
• 1.2.1 AP的熱分解特性11-12
• 1.2.2 AP的熱分解機(jī)理12-13
• 1.3 AP熱分解反應(yīng)的催化研究現(xiàn)狀13-19
• 1.3.1 金屬粒子及其合金作為催化劑13-15
• 1.3.2 金屬氧化物作為催化劑15-16
• 1.3.3 碳材料及基于碳材料的復(fù)合粒子作為催化劑16-19
• 1.4 基于碳材料的復(fù)合粒子的制備方法19-20
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及方法21-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)流程22
• 2.4 催化劑/AP復(fù)合物的制備22-23
• 2.5 測(cè)試表征方法23-24
• 2.5.1 微觀形貌分析23
• 2.5.2 X射線衍射分析(XRD)23
• 2.5.3 熱重分析(TG)23
• 2.5.4 比表面積分析(BET)23-24
• 2.5.5 紅外光譜分析(FTIR)24
• 2.6 催化熱分解性能評(píng)價(jià)24-26
• 第3章 碳材料對(duì)AP熱分解性能的影響研究26-41
• 3.1 引言26
• 3.2 CNTs對(duì)AP熱分解性能的影響研究26-34
• 3.2.1 CNTs/AP復(fù)合物的制備26
• 3.2.2 不同含量CNTs對(duì)AP熱分解性能的影響26-28
• 3.2.3 不同長(zhǎng)度CNTs對(duì)AP熱分解性能的影響28-29
• 3.2.4 球磨處理CNTs對(duì)AP熱分解性能的影響29-30
• 3.2.5 酸化CNTs對(duì)AP熱分解性能的影響30-34
• 3.2.6 CNTs對(duì)AP的熱催化分解機(jī)理分析34
• 3.3 Graphene對(duì)AP熱分解性能的影響研究34-39
• 3.3.1 Graphene/AP復(fù)合物的制備34-35
• 3.3.2 不同含量Graphene對(duì)AP熱分解性能的影響35-37
• 3.3.3 Graphene對(duì)AP熱催化分解機(jī)理分析37
• 3.3.4 Graphene與CNTs對(duì)AP熱分解催化性能的區(qū)別37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 基于碳材料的復(fù)合粒子對(duì)AP熱分解性能的影響研究41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 Co/CNTs的制備及其對(duì)AP熱分解性能的研究41-47
• 4.2.1 Co/CNTs復(fù)合粒子的制備41-42
• 4.2.2 Co/CNTs復(fù)合粒子的表征42-45
• 4.2.3 Co/CNTs復(fù)合粒子對(duì)AP熱分解性能的研究45-46
• 4.2.4 Co/CNTs對(duì)AP的熱催化分解機(jī)理分析46-47
• 4.3 ZnO/Graphene復(fù)合粒子的制備及其對(duì)AP熱分解性能的研究47-53
• 4.3.1 ZnO/Graphene復(fù)合粒子的制備47-48
• 4.3.2 ZnO/Graphene復(fù)合粒子的表征48-51
• 4.3.3 ZnO/Graphene復(fù)合粒子對(duì)AP熱分解性能的研究51-52
• 4.3.4 ZnO/Graphene對(duì)AP的熱催化分解機(jī)理分析52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文64-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：1031942