銅基納米燃燒催化劑的可控制備及催化性能研究.pdf

1、本文可控地制備了一系列銅基納米燃燒催化劑，具體包括:一元納米燃燒催化劑納米CuO和納米β-Cu（2，4-二羥基苯甲酸銅）;二元納米燃燒催化劑納米CuCr2O4和納米Cu-Cr復(fù)合金屬氧化物(CuO/Cr2O3);三元納米燃燒催化劑納米Cu-Cr-Fe復(fù)合金屬氧化物(CuO/Cr2O3/Fe2O3)和納米Cu-Cr-Pb復(fù)合金屬氧化物(CuO/Cr2O3/PbO)，并研究了它們對(duì)AP（高氯酸銨）、AP/HTPB（端羥基聚丁二烯）復(fù)合推進(jìn)劑

2、和AP-CMDB（復(fù)合改性雙基）推進(jìn)劑的催化作用。研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，基于南京理工大學(xué)國(guó)家特種超細(xì)粉體中心的HLG-5型納米研磨機(jī)的“微力高效精確施加”的粉碎原理以及當(dāng)選用合適的分散液體系時(shí)，真空冷凍干燥過(guò)程中產(chǎn)生的“內(nèi)力撐開(kāi)”和“外力撐開(kāi)”的“膨脹撐離”防團(tuán)聚原理，實(shí)現(xiàn)了一元、二元、三元銅基納米燃燒催化劑的可控制備。得到了粒徑分布均一、分散性良好的一元銅基納米燃燒催化劑:納米CuO(15nm)和納米β-Cu(100nm)，

3、二元銅基納米燃燒催化劑:納米CuCr2O4(30nm)和納米Cu-Cr復(fù)合金屬氧化物(10～20nm)，三元銅基納米燃燒催化劑:納米Cu-Cr-Fe復(fù)合金屬氧化物(30nm)和納米Cu-Cr-Pb復(fù)合金屬氧化物(30nm)。
　　其次，研究了不同因素（粒徑、制備方法/干燥方法/復(fù)合方式、含量）下，納米燃燒催化劑對(duì)AP熱分解性能的影響和納米燃燒催化劑對(duì)不同粒徑AP熱分解性能的影響。對(duì)于一元納米燃燒催化劑，機(jī)械研磨法制備的納米CuO對(duì)

4、AP的催化效果優(yōu)于原料CuO和共沉淀法制備的納米CuO;真空冷凍干燥的納米β-Cu對(duì)AP的催化效果優(yōu)于原料β-Cu和真空干燥法制備的納米β-Cu。對(duì)于二元納米燃燒催化劑，機(jī)械研磨法制備的納米CuCr2O4對(duì)AP的催化效果優(yōu)于原料CuCr2O4和共沉淀法制備的納米CuCr2O4;機(jī)械研磨法制備的納米CuO/Cr2O3=1∶0.25在4種不同比例(1∶2、1∶1、1∶0.5、1∶0.25)的復(fù)合物中表現(xiàn)出最好的催化性能，體現(xiàn)出不同金屬氧化物

5、之間的協(xié)同作用，對(duì)AP的整體催化效果優(yōu)于單一的納米催化劑和簡(jiǎn)單混合而成的催化劑。對(duì)于三元納米燃燒催化劑，機(jī)械研磨法制備的納米Cu-Cr-Fe=5∶2∶8和納米Cu-Cr-Pb=5∶8∶2在4種不同比例(5∶2∶8、5∶4∶6、5∶6∶4、5∶8∶2)的復(fù)合物中表現(xiàn)出最好的催化性能，體現(xiàn)出不同金屬氧化物之間的協(xié)同作用，對(duì)AP的整體催化效果相比納米CuO不降低，而明顯優(yōu)于其他單一組分催化劑，同時(shí)優(yōu)于簡(jiǎn)單混合而成的催化劑和共沉淀法制備的納米C

6、u-Cr-Fe=5∶2∶8和納米Cu-Cr-Pb=5∶8∶2。約2％的含量為納米燃燒催化劑催化AP熱分解的最佳使用量。隨著AP粒徑的減小，AP團(tuán)聚性增強(qiáng)，很難與納米燃燒催化劑形成均勻混合物，想要提高納米燃燒催化劑對(duì)超細(xì)AP的催化性能，需要從提高納米催化劑與超細(xì)AP的混合均勻性入手。
　　最后，將機(jī)械研磨法制備的納米CuO、納米CuCr2O4和納米Cu-Cr-Fe=5∶2∶8應(yīng)用于AP/HTPB復(fù)合推進(jìn)劑和AP-CMDB推進(jìn)劑中，其

7、中復(fù)合推進(jìn)劑的成型性好，基本無(wú)缺陷，密度約為1.7g/cm3;AP-CMDB推進(jìn)劑的成型性好，缺陷較少，密度約為1.6g/cm3。機(jī)械研磨法制備的納米CuO、納米CuCr2O4和納米Cu-Cr-Fe=5∶2∶8對(duì)AP/HTPB復(fù)合推進(jìn)劑和AP-CMDB推進(jìn)劑的熱分解和燃燒性能表現(xiàn)出很好的催化效果，分別優(yōu)于相應(yīng)的原料CuO、原料CuCr2O4、共沉淀法制備的納米Cu-Cr-Fe=5∶2∶8。機(jī)械研磨法制備的納米CuO、納米CuCr2O4和