天然硅酸鹽納米管復(fù)合催化劑的制備及其熱催化性能研究.pdf

1、近年來,納米材料因其獨(dú)特性質(zhì)而被廣為重視,并逐步應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但人工合成納米材料存在產(chǎn)量低、成本高,對環(huán)境有一定影響等問題,制約了納米材料的開發(fā)和應(yīng)用。而天然納米礦物經(jīng)適當(dāng)處理,就可獲得具有實用價值的納米材料,無論是產(chǎn)量或成本,都具有人工合成納米材料無法比擬的優(yōu)越性。因此本論文選用天然硅酸鹽納米管(HNT)作為研究對象,運(yùn)用SEM、TEM、EDS、BET、XRD、IR、TG及DSC等現(xiàn)代分析測試技術(shù)對該礦物進(jìn)行了表征,并將其作為催化劑

2、載體制備了復(fù)合催化劑,同時研究了其對固體推進(jìn)劑—高氯酸銨(AP)的熱催化性能。通過對天然硅酸鹽納米礦物的結(jié)構(gòu)、顆粒尺寸、形貌、化學(xué)組成及熱穩(wěn)定性等方面進(jìn)行表征。
　　結(jié)果表明:該礦物質(zhì)量高、雜質(zhì)少,除具有形態(tài)完整的中空納米管狀結(jié)構(gòu)和高比表面外,還具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性,能夠作為催化劑載體。同時采用DSC方法對添加了HNT的高氯酸銨的熱分解情況進(jìn)行研究,表明該礦物對高氯酸銨的熱分解有一定的助催化作用,能夠使高氯酸銨的高溫分解峰溫降低48

3、℃。分別采用快速沉淀法、氧化還原法、靜電吸附法在HNT的表面依次負(fù)載了NiO、MnO2、ZnO納米粒子,制備出納米HNT/NiO、HNT/MnO2、HNT/ZnO復(fù)合粒子,利用XRD、TEM、HRTEM等表征方法對復(fù)合粒子的晶體結(jié)構(gòu)、顆粒尺寸、形貌等方面進(jìn)行分析表征。結(jié)果表明:納米粒子能均勻地負(fù)載于管狀HNT上,且負(fù)載量較高。為了表征所制備出的復(fù)合粒子對高氯酸銨的熱分解催化性能,采用與對應(yīng)較純納米粒子的熱催化性能作對比。
　　DS

4、C實驗結(jié)果表明:該復(fù)合粒子及對應(yīng)較純納米粒子對高氯酸銨熱分解均有催化效果,且相同含量的復(fù)合粒子比對應(yīng)較純納米粒子有更強(qiáng)的催化性能;在催化劑含量一定的條件下,HNT/NiO、HNT/MnO2、HNT/ZnO復(fù)合粒子能夠使高氯酸銨的高溫分解峰溫依次降低153℃、159℃、163℃,充分顯示出對高氯酸銨優(yōu)良的熱分解催化性能。利用化學(xué)鍍法在HNT的表面包覆上金屬銅。通過TEM、HRTEM、XRD等測試手段對復(fù)合物的形貌、晶體結(jié)構(gòu)及組成等進(jìn)行了表

5、征,結(jié)果表明在HNT的表面沉積了粒徑為5 nm左右的銅粒子。采用DSC方法表征HNT/Cu復(fù)合粒子對高氯酸銨熱分解催化性能,結(jié)果表明能使高氯酸銨的高溫分解峰溫提前158℃。由此認(rèn)為該HNT/Cu復(fù)合粒子對高氯酸銨是一種優(yōu)良的催化劑。最后,通過對HNT復(fù)合催化劑的催化機(jī)理進(jìn)行分析,認(rèn)為:將納米粒子負(fù)載于HNT表面,進(jìn)一步增加了納米粒子的比表面積,一定程度上抑制了納米粒子的團(tuán)聚,也提高了其在AP中的均勻分散性,從而進(jìn)一步提高了納米粒子對AP