[发明专利]一种Ag/ZnO催化剂的制备方法及其催化高氯酸铵热分解的应用

说明书

本发明公开了一种Ag/ZnO催化剂的制备方法及其催化高氯酸铵热分解的应用，属于高氯酸铵热分解纳米催化剂制备技术领域。本发明解决现有单一ZnO作为催化剂催化高氯酸铵热分解过程中，AP的热分解温度高、放热量不集中、分解速率慢的问题。本发明先用水热法制备了均匀分散的棒状ZnO纳米粒子，然后在ZnO纳米粒子表面沉积Ag颗粒，得到复合纳米材料。将该复合纳米材料混入到高氯酸铵中用于催化高氯酸铵的热分解反应，使高氯酸铵的低温放热峰消失，高温放热峰提前至280～295℃，放热量集中，有效的提高了高氯酸铵的分解速率，在相同条件下可大幅度提高推进剂推力。

技术领域

本发明涉及一种Ag/ZnO催化剂的制备方法及其催化高氯酸铵热分解的应用，属于高氯酸铵热分解纳米催化剂制备技术领域。

背景技术

固体推进剂作为各类武器系统的动力源广泛应用在火箭的推进、战略导弹、战术导弹、防空反导等。而高氯酸铵(AP)作为固体推进剂的重要氧化剂之一，其热分解性能对高氯酸铵复合推进剂的燃烧过程具有重要的影响。纯AP的热分解过程分为三个阶段：第一阶段是AP的晶型转变吸热过程，在240～250℃之间AP由低温的斜方晶型可逆地转变为高温的立方晶型；第二阶段为AP的低温分解放热阶段，在300～330℃间AP部分分解成HClO₄(g)和NH₃(g)，接着是HClO₄(g)的一系列降解过程及产物对部分NH₃(g)的氧化反应，而未反应的NH3(g)覆盖在AP表面，逐渐将活化中心覆盖，阻止进步一步的分解；第三阶段为AP的高温分解阶段，也是主要的分解阶段，在350～460℃间为AP进行高温分解，在该阶段发生HClO₄解吸附，不仅在气相中进行ClO₄^-氧化NH₃的反应，也在凝聚相表面发生AP的分解过程。为了有效提高AP的热分解效率，研究人员将单一组分的ZnO作为催化剂对AP进行热分解，提高AP的热分解速率；但是在单一组分ZnO的催化作用下，AP的热分解温度为310～350℃，热分解温度依然较高，且放热量不集中，分解速率依旧很慢。

发明内容

本发明为了解决现有单一ZnO作为催化剂催化高氯酸铵热分解过程中，AP的热分解温度高、放热量不集中、分解速率慢的问题，提供一种Ag/ZnO催化剂的制备方法及其催化高氯酸铵热分解的应用。

一种Ag/ZnO催化剂的制备方法，该方法的操作过程为：

步骤1，采用水热法合成纳米ZnO颗粒；

步骤2，采用液相还原法在纳米ZnO颗粒上沉积Ag金属颗粒，获得Ag/ZnO催化剂。

进一步地，步骤1的操作过程为：

将六水合硝酸锌和六亚甲基四胺溶解于水中，得到溶液，再将该溶液加入到水热釜中，将水热釜放在温度为95℃～110℃的烘箱中保温1h～2h，降到室温后，将固相物过滤出来，洗涤，干燥，得到纳米ZnO颗粒。

更进一步地，六水合硝酸锌和六亚甲基四胺的摩尔比为1:(1～1.5)，溶液中六水合硝酸锌的浓度为0.025mol/l。

更进一步地，干燥温度为60℃～70℃，干燥时间为6h～12h。

进一步地，步骤2的操作过程为：

将步骤1获得的纳米ZnO颗粒加入到水中混合得到悬浮液，然后将AgNO₃溶液滴加到悬浮液中，滴加完毕后加入聚乙烯吡咯烷酮并混合均匀，然后将混合液加热至70℃～75℃保温并搅拌反应2h～3h，最后抽滤、洗涤、干燥，得到Ag/ZnO催化剂。

更进一步地，AgNO₃溶液浓度为0.001mol/l～0.015mol/l。

更进一步地，AgNO₃与ZnO的摩尔比为(0.75～11.25)：100。