1.2 应用研究及进展
由于纳米催化剂独特的晶体结构及表面特性,因此具有很高的催化活性。张汝冰等“采用均匀沉淀法制备出纳米级的亚铬酸钢(平均粒径为5—20nm),对复合改性双基推进剂燃烧的催化效率与传统的亚铬酸铜相比有显著提高,而且,亚铬酸铜是一种性能良好的固体推进剂的燃速催化剂,能使AP/RDX/HTPB复合固体推进剂的燃速提高42%—43%。将CaC05制成纳米催化剂CaCo3粉末在低含量(1%)时能提高推进剂的燃速,它对Al/AP/HTPB推进剂燃烧的催化试验表明,纳米级CaC03比微米级CaCo3具有较好的催化活性在固体推进剂中,有时采用两种或两种以上不同类型的燃速催化剂组合,催化效果会比使用单一催化剂好,两种催化剂阶性能可以互补,起到“协同效应”,如果将它们制成纳米级复合催化剂,将会集各组分的优点于一身,可以产生更好的协同催化效果,而传统催化剂粒径都较大,只能简单混合,它们的催化性能不能很好地互补。李上文等采用铅盐C—铜盐B—炭黑CB4二元复合催化剂,对螺压RnX—cMnB推进剂进行燃烧催化试验,与其中单一催化剂相比较,在所有压力下的燃速均有明显增加,压强指数显著降低。超细的CaCo3与金属氧化物M2o3组合使用时也出现明显的“协同效应”,使推进剂的燃速提高幅度在25%以上,较CaCo3及M203单独使用时都大,因此,制备纳米复合催化剂有望成为制备新型高效燃速催化剂的新方法。但是,由于纳米催化剂表面能大,易团聚,造成在推进剂中分散不均匀,以致催化剂与推进剂之间不能充分接触,从而降低了纳米催化剂应有的催化效率,所以,解决纳米粒子之间的团聚及其在推进剂中均匀分散的问题是纳米催化剂应用的首要问题。张汝冰等将纳米CuCr204粒子和高氯酸铵AP通过溶剂—非溶剂方法制成高氯酸铵包覆纳米CuCr204形成的纳米复合粒子(100nm),从而解决了纳米微粒易团聚和不易分散的问题。在复合粒子中,纳米CuCn04粒子在高氯酸铵中均匀分散,互相之间达到最大限度的接触,大大提高了对AP的催化效果,充分发挥出纳米催化剂应有的催化效率。这为解决纳米材料易团聚问题,实现纳米催化剂在推进剂中均匀分散提供了一条新思路。
由此可见,纳米燃速催化剂具有优良的催化性能,纳米燃速催化剂将会取代传统的催化剂,促进新型固体推进剂的诞生,它在航天、国防、化学、化工和环保等领域具有广阔的应用前景。
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