文档介绍：南京理工大学
博士学位论文
碳纳米管基复合粒子的制备及其应用研究
姓名:崔平
申请学位级别:博士
专业:材料学
指导教师:李凤生;宋洪昌
20060301
摘要本文从碳纳米管的制备、纯化到复合粒子的制备与性能表征及其对高氯酸铵首先,以工业级焦化苯和二茂铁为原料,采用催化热解法制备出了碳纳米管,并用硝酸和硫酸的混酸对其进行了纯化处理,用、、表明:炉膛反应温度℃、二茂铁的分解温度妗⒈降幕臃⑽露妗得到碳纳米管,既有单壁管又有多壁管,,多壁管的直径分布在~洌淮炕蟮奶寄擅坠鼙缺砻婊黾樱壁光滑,而且产生了大量的含氧官能团,有利于在水溶液中的分散。子,使用研究了复合粒子中的含量,并用芯苛薈疕采用液相氧化还原法分别制备了/、/复合粒子,通过液相氧Ⅳ春狭W樱挥肵、、、分别对复合粒些复合粒子对热分解的催化性能。结果表明:/、/、/。!复合粒子,采用芯苛怂嵌訟确纸庑阅艿挠跋臁=峁砻鳎/、、/階募虻セ旌舷啾龋春狭W佣訟娜确关键词:碳纳米管,金属,金属氧化物,高氯酸铵,复合,催化,性能袁征热分解的催化效果和作用机理进行了比较系统的研究,并得到了一些具有一定创新性的结果。—.、等手段对纯化前后的碳纳米管进行了结构和形貌表征。结果氢气的流量痬、噻吩体积分数畂健⒎从κ奔保梢其次,采用溶剂蒸发法制备了碳纳米管/端羟基聚丁二烯疕复合粒合粒子对高氯酸铵热分解性能的影响。结果表明,复合粒子对的热分解表现出较好的催化效果,/复合粒子使的高温分解峰温降低,与单一相比,表观分解热增加/化还原法、溶胶一凝胶法、络合沉淀法、液相共沉淀法分别制备了/子的晶体结构、颗粒尺寸、形貌、化学组成等方面进行了分析表征,并研究了这/、/痀春狭W邮笰母呶路纸夥逦路直鸾档.℃、妗妗.℃、℃,均比单一组分在相同比例下的简单混合使的高温分解峰温降低的幅度大。说明复合粒子对热分解均表现出较好的催化效果。最后,通过溶剂蒸发法分别制备了//、/、厂疉解具有更好的催化效果。.
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髀纳米催化剂在推进剂中的应用固体推进剂是火箭与导弹的能源,主要由氧化荆、粘合剂、燃烧剂、高能添加剂和燃烧催化剂等各种材料组成,在燃烧期誮能生成大量的高温气体分子,把燃烧催化剂是调节推进剂燃烧性能的主要手段,在一定的压力范围内,可以影响燃烧过程中各反应区的物理和化学变化,使推进剂的燃烧速度提高、压力指数降低或燃烧稳定性提高。随着纳米技术的发展,纳米催化剂的制备和应用研究在各种点阵缺陷等使其活化点多、易发生相变而催化效率离,能显著提高固体推烧过程有很大的影哟。研究表明,高氯酸铵的粒径越小,比表面越大,越有利于剂燃速理论计算和实验均证实,当粒度在韵率保徊芥涞推淞6龋开展了纳米催化剂与超细的复合处理技术研究,使纳米催化剂和超细与多孔介质形成复合体。由于载体的高比表面性质,从而有利于纳米粒子的分散,甚至在有些反应中载体与活性组分之『日】会发生相互作用,改变催化剂的活性,从而影响反应过程。官能化、对反应物种和反应产物的特殊吸附及脱附性能、特殊的孔腔空问立体选在一定的压力范围内,催化剂可以影响燃烧过程中各反应区物理和化学的变化。如有的催化剂可加速固体推进剂凝聚相的初步反应,使自由基或、的生成量加快;有的可以加速固体推进剂分解的中间产物在气相中的氧化还原作化学能转变成动能,并在无外界氧化剂存在的情况下能自身持续燃烧的含能材料。受到广泛的关注,国内外对固体推进剂中的纳米催化剂研究取得了一定的进展。纳米级催化剂由于粒径小、比表面积大,表面原子多,晶粒的微观结构复杂且存进剂的燃速。高氯酸铵是固体推进剂常用的氧化剂,其热分解对固体推进剂的燃其在凝聚相的热解反应。目前常用的超细的粒嚏一般在春贤平其燃速将大幅度增加。但超细在生产和应用中存在安全和储存问题‘”。为了解决纳米催化剂及超细在使用过程中的分散和储存问题,有人【碳纳米管作为准一维新型炭材料,出于强烈的表面效应,使其表面积、表面能和表面结合能都迅速增大,并表现出很高的化学活性,尤其是碳纳米管管壁的择性,使其作为催化剂的载体而得以广泛应用。博士学位论文璐纳必管堆复合粒了的制蔷硬其晦斤校
常用的燃速催化剂有、、、、、和的铬酸盐或亚铬酸赫、的阶梯表面等特点使其活化点多、易发生相变,因而催化效率高。因此用纳米催化刺取代固体推进剂中的普通微米级或亚微米级催化剂成为国内外研究的热点。目前在固体推进剂中所用的纳米催化剂主要是纳米金属粉和纳米氧化物及其盐类。催化剂,可以显著改善固体火箭推进剂的燃烧性能,关于纳米级闹票讣其燃烧催化性能的研究也有报道。