高效碳杂化铁酸镍锂纳米催化剂的制备工艺研究

团队成员：王留昌李江涛孙平

团队成员介绍：

王留昌，男，讲师，博士。主要从事催化剂的筛选、制备及性能研究。已获陕西省教育厅、西安市科技局等多项科研项目。

李江涛：男，副教授，博士。主要从事纳米材料的制备、形貌研究。获陕西省教育厅、陕西省科技厅、西安市科技局等多项科研项目，以及数项横向研究课题。

孙平：男，讲师，博士。主要从事纳米催化剂在环境治理方面的应用研究。获陕西省教育厅、西安市科技局等多项科研项目，企业横向项目两项。

项目简介：本项目旨在研究一种碳杂化铁酸镍锂纳米催化剂的制备工艺。该催化剂能明显降低推进剂主要高能组分的受热分解温度，从而改善推进剂的燃烧性能。本研究制备方法简单易行，原料价廉易得，对含能材料RDX的热分解催化效果显著，易于实现大规模工业化生产。

研究范围：合成铁酸镍锂纳米催化剂，可明显降低固体推进剂主要高能组分的受热分解温度，从而改善推进剂的燃烧性能。

研究意义：固体推进剂是固体火箭发动机的动力源材料，在导弹和航天技术的发展中起着举足轻重的作用。固体推进剂主要由粘合剂、氧化剂、高能燃料和功能助剂组成。在固体推进剂的燃烧过程中，凝聚相受热转化为气相，一方面通过物理蒸发和升华，更主要的形式是推进剂各组分在燃烧表面通过快速热分解变成气态产物。一般认为，固体推进剂燃烧过程的初期阶段为推进剂组分(例如AP、RDX、HMX、NC/NG等)的热分解，然后其气态分解产物发生燃烧反应。因此，通过加入催化剂来降低推进剂主要高能组分的受热分解温度成为改善推进剂燃烧性能的必然之举。

纳米过渡金属氧化物能使固体催化剂的燃速、能量、压强指数等得到明显改变。而且纳米催化剂正向多元复合催化剂发展，因为组成复合物的各种单元组分在纳米尺度上复合，能产生强烈的“协同效应”，同时又具有纳米粒子的特性。其中，纳米结构铁酸盐在该方面表现出非常优越的性能。但是，目前已有的合成方法中均存在所得材料比表面积小、耗时、造价高、效果差等不足之处。如果将纳米复合铁酸盐与非金属（如碳）进行杂化和包覆，就有可能在提高纳米复合铁酸盐调节推进剂燃烧性能的同时，减少复合铁酸盐纳米粒子与氧化剂及硝酸铵等组分的直接接触，与推进剂其他组分具有良好相容性与安全性，在其参与燃烧和催化过程中具有更好的适应调节能力，实现有效调节四组元丁羟推进剂的燃速，并改善高压下燃烧稳定性，降低低燃速对压强和温度变化的敏感度。然而，如何将纳米结构铁酸盐催化剂进行非金属碳杂化和包覆，进一步提高纳米结构铁酸盐催化剂在调节燃速和压强指数的效果，在国内外相关报道几乎是空白。而通过本项目的研究我们可以用简单、低耗的方法得到高效碳杂化铁酸镍锂纳米催化剂。

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