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含钴纳米复合金属氧化物制备及催化性能研究

更新时间:2011-10-8:  来源:毕业论文

1 绪论纳米技术是指纳米尺寸(10-10—10-7m)范围内,通过直接操作和安排原子、分子创造新物质,是研究尺寸在0.1—100nm之间的物质组成体系的运动规律和互相作用,以及可能在实际应用中的技术问题的科学技术。纳米材料是纳米技术的重要基础,是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度水平,并且具有特殊性能的材料。纳米材料其粒径处于原子簇和体相之间,因其有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子效应等特点,从而产生出与传统的固体材料不同的许多独特性质,在许多科学领域展现了广阔的应用前景[1]。
火炸药技术是世界各国竞相重点发展的国防科技关键技术之一。现代高技术战争对火炸药的性能提出了更高的要求,火炸药的研究重点也已由过去重视提高能量密度转变到综合性能的改善上。由于纳米材料具有庞大的比表面积,当粒子尺度小于10nm时,其表面原子数急剧增加,以至达到1mm时的99%。庞大的比表面积,键态的严重失配,表面台阶和粗糙度增加,使得在表面上出现了非化学平衡和非整数配位的化学价以及大量的活性中心,从而可能会表现出许多新奇的特性,因此纳米技术得到了国内外火炸药研究者的关注,纳米材料也逐渐被应用到了火炸药中[2]。随着科学技术和经济建设的发展,火炸药已成为一种特殊的能源,其用途日益广泛,出在军事上作为武器发射的能源外,在民用上也有广泛的用途(复合射孔器就是利用火药燃烧产生高压气体用于油气井射孔作业,达到提高产量的目的),不仅消耗量逐年增加,而且对火炸药的性能也提出新的要求。有资料介绍说,在未来25—35年期间,美国对固体推进性能的要求目标为2010年比冲提高15%,达到2793N•s•kg-1;2020~2030年比冲提高到约2940~3080N•s•kg-1[3],这无疑是对含能材料研究者的激励。将纳米技术与含能材料科学的研究结合起来,利用高新技术改进传统的含能材料,不但开拓了纳米材料的应用领域,也必将在制造含能材料产品,改进含能材料的性能过程中起到巨大的推动作用。
1.1 纳米材料简介毕业论文http://www.lwfree.cn/
1.1.1 纳米材料的性能
纳米材料晶粒极小,表面积特大,在晶粒表面无序排列的原子百分数远远大于晶态材料表面原子所占的百分数,晶界原子达15%~50%,导致纳米材料具有传统固体所不具备的许多特殊基本性质,如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应等。所有纳米材料具有三个共同的结构特点:即纳米尺度结构单元、大量的界面或自由表面以及各纳米单元之间存在着或强或弱的交互作用[4]。
1.1.1.1 小尺寸效应
当纳米微粒尺寸与光波的波长、传导电子的德布罗意波长以及超导态的相干长度或穿透深度等物理特征尺寸相当时,晶体周期性的边界条件将被破坏,声、光、力、热、电、磁、内压、化学活性等于普通粒子相比较有很大变化,这就是纳米粒子的小尺寸效应(也称体积效应)。如纳米微粒的熔点可以远低于块状金属,强磁性纳米颗粒(Fe-Co合金等)为单畴临界尺寸时,具有高矫顽力等。通常金属纳米粒子的直径小于10nm时,就会失去金属光泽,事实上,所有的金属在纳米颗粒状态都呈现黑色。尺寸越小,颜色越黑,熔点大大降低,具有高强度、高韧性、高热比、高导电率、对电磁波高吸收等特点。金属纳米颗粒对光的反射率很低,通常可低于1%,大约几千纳米的厚度就能完全消光。利用这个特性,纳米材料可以作为高效率的光热、光电等转换材料,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
目  录
摘  要 I
ABSTRACT II
1 绪论 6
1.1 纳米材料简介 6
1.1.1 纳米材料的性能 6
1.1.2 纳米材料的制备方法 8
1.2 以类水滑石为前驱体制备复合氧化物的研究现状 8
1.2.1 水滑石的组成及结构特征 8
1.2.2 类水滑石的制备方法 9
1.2.3 类水滑石衍生的复合氧化物 10
1.3 高氯酸铵(AP)及其热分解 11
1.3.1 高氯酸铵 11
1.3.2 高氯酸铵的热分解 11
1.3.3 AP热分解反应的催化机理 12
1.4 纳米催化剂及在推进剂中的应用研究 12
1.4.1 复合推进剂的主要成分 12
1.4.2 纳米催化剂在推进剂中的应用及进展 12
1.5 本文研究的目的与内容 13
2 Co/Ni/Fe三元类水滑石前驱体的制备及其表征 15
2.1 引言 15
2.2 实验部分 15
2.2.1 Co/Ni/Fe三元类水滑石前驱体的制备 15
2.3 结果与讨论 17
2.3.1 Co/Ni/Fe三元类水滑石前驱体的XRD表征 17
2.3.2 Co/Ni/Fe三元类水滑石前驱体的TGA分析 18
2.3.3 Co/Ni/Fe三元类水滑石前驱体的TEM分析 19
2.4 本章小结 20
3 Co/Ni/Fe三元纳米复合金属氧化物的制备及其催化性能研究 21
3.1 引言 21
3.2 实验部分 21
3.2.1 Co/Ni/Fe三元纳米复合金属氧化物的制备 21
3.2.2 催化剂/AP复合样品的制备与性能表征 22
3.3 结果与讨论 22
3.3.1 Co/Ni/Fe三元纳米复合金属氧化物催化剂的表征 22
3.3.2 纯AP的热分解 24原文请+QQ3249.114六.维^论.文'网
3.3.3 Co/Ni/Fe三元复合金属氧化物对AP热分解的催化性能 26
3.4本章小结 31
4结论与展望 33
4.1 结论 33
4.2 展望 33
参考文献 34
谢  辞 36,2066

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