【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于含能材料，涉及固體推進劑燃燒催化劑，具體涉及一種非晶納米氧化鐵燃燒催化劑、制備方法及其應用。
技術介紹
1、固體推進劑作為含能材料領域的一個重要組成部分，是戰略導彈、運載火箭飛行器等各類固體發動機及動能攔截武器的主要動力來源。在推進劑的生產和應用過程中，一旦發生安全事故，會帶來重大損失。因此，研究高能不敏感的固體推進劑對于提升推進劑領域的安全性能具有重要意義。與典型二代、三代含能材料相比，tkx-50有相似的爆熱、爆壓，而沖擊敏感性與摩擦敏感性更低。在推進劑應用中使用tkx-50能夠在保持高能量密度的同時降低感度，因此tkx-50在gap基推進劑中具有廣泛的應用前景。然而，研究表明含tkx-50的gap基推進劑的燃速壓強指數較高，低壓段燃速壓強指數為0.7～0.8，高壓段燃速壓強指數最高達到0.98。這進一步限制了tkx-50在推進劑領域的應用。目前對于gap基推進劑的燃燒性能調控研究鮮有報道。
2、使用燃燒催化劑是調控固體推進劑燃燒性能的重要手段，不僅能夠提升固體推進劑的燃速而且能夠降低壓強指數。因此，開發新型燃燒催化劑對于提升推進劑的綜合性能具有重要的理論意義和應用價值。熱分解通常被認為是燃燒的初始步驟，而且熱分解性能對于固體推進劑的燃燒性能有顯著影響。研究燃燒催化劑對于tkx-50熱分解的催化作用對于調控含tkx-50的gap基推進劑的燃燒性能具有顯著意義。
3、目前關于燃燒催化劑催化tkx-50熱分解的研究，鐵基催化劑顯示出優異的催化性能，能夠顯著降低分解溫度和活化能。張等研究了不同
4、在眾多納米材料中，非晶納米材料近年來引起了越來越多的關注。與晶態材料相比，非晶納米材料由于不規則排列的原子結構導致其表面存在一系列高密度不飽和配位點，且有利于反應物、中間物等分子的吸附與活化，從而表現出更為優異的催化性能。目前非晶納米材料在光電催化領域表現出一定應用前景，但在固體推進劑領域的研究相對較少，且目前缺少對非晶納米氧化鐵催化劑的批量生產合成策略。非晶納米氧化鐵催化劑的引入為固體推進劑燃燒催化劑的合成提供了新的方向，有望在固體推進劑領域實現高效催化。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的不足，本專利技術的目的在于，提供一種非晶納米氧化鐵燃燒催化劑、制備方法及應用，解決現有技術中的鐵基燃燒催化劑的燃燒催化活性有限的技術問題。該方法能有效增加氧化鐵的比表面積及活性位點數量，使得tkx-50的熱分解性能和燃燒性能得到進一步的提升。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案予以實現：
3、一種非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，先將含鐵的無機鹽溶液進行還原后，制得氧化鐵前驅體，再將氧化鐵前驅體在空氣氣氛下進行煅燒后，制得非晶納米氧化鐵燃燒催化劑；煅燒條件為：以5～20℃/min的升溫速率加熱至100～300℃后，在100～300℃的溫度下煅燒1～3h。
4、本專利技術還包括如下技術特征：
5、具體的，包括以下步驟：
6、步驟a，將含鐵的無機鹽與表面活性劑分散于溶劑中，得到混合溶液1；
7、步驟b，將還原劑與堿性原料分散于溶劑中，得到混合溶液2；
8、步驟c，待混合溶液1充分攪拌溶解后，將混合溶液2迅速加入混合溶液1中，得反應液；
9、步驟d，待反應結束后將反應液離心洗滌后冷凍干燥，得到反應產物；
10、步驟e，將反應產物在高溫條件下進行熱處理，得到非晶納米氧化鐵催化劑。
11、具體的，所述步驟a中：
12、含鐵的無機鹽選自硝酸鐵，硝酸亞鐵，硫酸鐵，硫酸亞鐵，硫酸亞鐵銨，氯化鐵，氯化亞鐵中的任一種；
13、表面活性劑選自聚四乙基溴化銨，芐基三乙基氯化銨，四丁基硫酸氫銨，十六烷基三甲基氯化銨，十六烷基三甲基溴化銨，西曲氯銨，十八烷基三甲基氯化銨，十八烷基二甲基芐基氯化銨，甲基三辛基氯化銨，苯扎溴銨，四甲基碘化銨，四丁基氟化銨，四丁基氯化銨，月桂基三甲基溴化銨，十四烷基三甲基溴化銨，雙八烷基二甲基氯化銨，雙c8-10季銨鹽中的任一種；
14、溶劑為去離子水。
15、具體的，所述步驟b中：
16、還原劑選自氰基硼氫化鈉，三乙酰氧基硼氫化鈉，三(三氟乙酰)硼氫化鈉，硼氫化鈉，硼氫化鋰，硼氫化鋅，三乙基硼氫化鋰，n,n-二甲氨基硼氫化鋰，二異丁基氫化納，二異丁基氫化鋁，氫化鋁鋰，二甲基硫化硼烷，thf硼烷，三乙基硅烷，二甲氧基乙氧基氫化鋁中的任一種；
17、堿性原料選自氫氧化鋰，氫氧化鈉，氫氧化鉀，氫氧化銣，氫氧化銫，氫氧化鍶，氫氧化鈣，氫氧化鋇，氫氧化亞鉈，氫氧化二氨合銀，碳酸鈉，碳酸氫鈉，氨水中的任一種；
18、溶劑為去離子水。
19、具體的，所述步驟a中，表面活性劑在含鐵的無機鹽中所占質量分數為30％～40％；步驟b中，還原劑與堿性原料的物質的量比為1:1～2:1。
20、具體的，所述步驟d包括：將反應液依次用無水乙醇和去離子水進行3～6次離心清洗，冷凍干燥的時間為48～72小時。
21、具體的，所述步驟e中包括：將反應產物在空氣氣氛條件進行熱處理，熱處理的溫度為200～300℃，熱處理的時間為60～180min。
22、一種非晶納米氧化鐵燃燒催化劑采用所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法制得；該非晶納米氧化鐵燃燒催化劑具有高比表面積和高孔率介孔結構，比表面積達198m2/g；平均介孔尺寸達0.87cm3/g。
23、所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑用于加入tkx-50中制得含非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的混合物的應用，所述非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的加入量為tkx-50質量的0.5％～2％。
24、具體的，該混合物在10k·min-1的升溫速率的低溫分解峰溫為212.2℃；在51w/cm2激光功率密度下的激光點火延遲時間小于等于100ms；在306w/cm2激光功率密度下的激光點火延遲時間小于等于25ms。
25、本專利技術與現有技術相比，具有如下技術效果：
26、(本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，先將含鐵的無機鹽溶液進行還原后，制得氧化鐵前驅體，再將氧化鐵前驅體在空氣氣氛下進行煅燒后，制得非晶納米氧化鐵燃燒催化劑；煅燒條件為：以5～20℃/min的升溫速率加熱至100～300℃后，在100～300℃的溫度下煅燒1～3h。
2.如權利要求1所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.如權利要求2所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟A中：
4.如權利要求2所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟B中：
5.如權利要求2所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟A中，表面活性劑在含鐵的無機鹽中所占質量分數為30％～40％；步驟B中，還原劑與堿性原料的物質的量比為1:1～2:1。
6.如權利要求2所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟D包括：將反應液依次用無水乙醇和去離子水進行3～6次離心清洗，冷凍干燥的時間為48～72小時。
7.如
8.一種非晶納米氧化鐵燃燒催化劑，其特征在于，采用權利要求1至7任一權利要求所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法制得；該非晶納米氧化鐵燃燒催化劑具有高比表面積和高孔率介孔結構，比表面積達198m2/g；平均介孔尺寸達0.87cm3/g。
9.權利要求8所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑用于加入TKX-50中制得含非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的混合物的應用，所述非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的加入量為TKX-50質量的0.5％～2％。
10.如權利要求9所述的應用，其特征在于，該混合物在10K·min-1的升溫速率的低溫分解峰溫為212.2℃；在51W/cm2激光功率密度下的激光點火延遲時間小于等于100ms；在306W/cm2激光功率密度下的激光點火延遲時間小于等于25ms。
...【技術特征摘要】
1.一種非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，先將含鐵的無機鹽溶液進行還原后，制得氧化鐵前驅體，再將氧化鐵前驅體在空氣氣氛下進行煅燒后，制得非晶納米氧化鐵燃燒催化劑；煅燒條件為：以5～20℃/min的升溫速率加熱至100～300℃后，在100～300℃的溫度下煅燒1～3h。
2.如權利要求1所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.如權利要求2所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟a中：
4.如權利要求2所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟b中：
5.如權利要求2所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟a中，表面活性劑在含鐵的無機鹽中所占質量分數為30％～40％；步驟b中，還原劑與堿性原料的物質的量比為1:1～2:1。
6.如權利要求2所述的非晶納米氧化鐵燃燒催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟d包括：將反應液依次用無水乙醇和去離子水進行3～6次離心清洗，冷凍...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李思恒，曲文剛，姜一帆，張震，張明，王海洋，董英楠，
申請(專利權)人：西安近代化學研究所，
類型：發明
國別省市：
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