Shape-Dependent Catalytic Activity of Nano-Fe2O3 on the Thermal Decomposition of TKX-50

Ming Zhang Fengqi Zhao Yanjing Yang Hui Li Jiankan Zhang Wenzhe Ma Hongxu Gao Na Li

Citation:  Zhang Ming, Zhao Fengqi, Yang Yanjing, Li Hui, Zhang Jiankan, Ma Wenzhe, Gao Hongxu, Li Na. Shape-Dependent Catalytic Activity of Nano-Fe2O3 on the Thermal Decomposition of TKX-50[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(6): 1904027-0. doi: 10.3866/PKU.WHXB201904027 shu

两种形貌纳米Fe2O3对TKX-50热分解的催化性能研究

    通讯作者: 赵凤起, zhaofqi@163.com
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21503163

    国家自然科学基金 21173163

    国家自然科学基金(21173163, 21503163)资助项目

摘要: 作为固体推进剂的重要组分,单质炸药有助于提升固体推进剂能量特性,且其热分解性能显著影响推进剂的燃烧特性。1, 1’-二羟基-5, 5’-联四唑二羟胺盐(TKX-50)兼具高能和低感度(摩擦和冲击感度)的特性,在固体推进剂领域中具有较好的应用前景。纳米催化剂的添加可显著调节单质含能材料的热分解性能,进而影响推进剂的燃烧性能。而目前纳米级催化剂较少被用于TKX-50热分解的研究中,且未涉及催化剂形貌影响TKX-50热分解性能的相关研究。基于Fe2O3对TKX-50热分解较好的催化性能,通过溶剂热法合成了两种形貌(球形和管状)的纳米Fe2O3颗粒,并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等对其形貌、组成和结构进行表征。XRD、FTIR和XPS证实了Fe2O3的成功制备,SEM和TEM图显示球形Fe2O3样品由110 nm的Fe2O3颗粒团聚而成;管状Fe2O3表现出中空结构,平均直径为120 nm,长为200 nm。采用热重分析(TG)和差示扫描量热分析(DSC)研究了管状和球形Fe2O3对TKX-50热分解的催化性能,并通过等转化率法计算了热分解活化能。结果表明,两种形貌的Fe2O3均可有效促进TKX-50热分解,而管状Fe2O3的催化效果更佳,可显著降低TKX-50的分解峰温和活化能。管状Fe2O3更好的催化性能来自于其中空结构可提供更多的催化活性位点,有助于TKX-50的热分解。

English

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  • 收稿日期:  2019-04-06
  • 接受日期:  2019-04-22
  • 修回日期:  2019-04-22
  • 网络出版日期:  2020-06-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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