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《南京理工大学》 2005年
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纳米金属氧化物的微结构控制及其应用性能研究

朱俊武  
【摘要】:制备微结构可控的纳米材料是当今材料科学研究的热点和难点之一,材料的性质不仅取决于材料的化学组成,也取决于材料各组分的凝聚态结构。火炸药的燃烧是火炸药技术的核心,使用少量的燃烧催化剂是调节火炸药尤其是固体推进剂燃烧性能的最佳途径。本论文主要研究不同微结构的纳米催化剂的制备并考察其微结构对火炸药性能的影响,为进一步开发综合性能优异的火炸药新品种奠定实验和理论基础。主要研究内容如下: 通过热分析法筛选出了对高氯酸铵(AP)有良好催化性能的纳米催化剂体系:CuO、Cu_2O、LaCoO_3。采用不同的反应体系和制备方法分别对三种催化剂进行了微结构控制研究。 采用水相和一元醇两种体系对纳米CuO进行了微结构控制研究。水相体系中利用快速沉淀法和水解法制备了不同形貌、粒径等微结构的纳米CuO。结果表明,在沉淀法中通过改变NaOH的加入温度和加入方式,可以得到分散性良好的球形、纺锤形以及针状纳米CuO;在水解法中通过添加少量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),可以得到分散性较好的针状纳米CuO,同时反应物的浓度对产物的粒径有着重要的影响。相比水解法,快速沉淀法制备的纳米CuO具有较高的比表面积,为113m~2·g~(-1),紫外-可见吸收光谱呈现蓝移现象。在一元醇体系中,以Cu(OAc)_2为反应原料,多种一元醇为溶剂制备了纳米CuO。并重点考察了在异丙醇体系中少量水的加入、反应条件等的改变对纳米CuO微结构的影响。结果表明少量水的加入使产物的形貌由球形变为棒状,加水的时间、加水的量以及沉淀剂的加入等都对产物的粒径和形貌有着较大的影响。在实验的基础上讨论了反应机理,提出了在不加水和加水条件下的反应历程。 利用乙二醇和水相两种体系制备了不同微结构的纳米Cu_2O。在乙二醇体系中重点考察了稳定剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和少量水的加入对产物结构的影响。结果表明加入PVP后可以获得分散性良好的针状产物,加入少量水后产物由针状变为短棒状。稳定剂的种类、分子量、加入量,水的加入量,反应物的浓度等都对产物的微结构有着重要的影响。水相体系中铜源不同,产物的结构也不同。当以Cu(OH)_2作为铜源时,通过改变NaOH溶液的加入量,可以分别得到长针形、多边形的纳米Cu_2O。而以CuO为铜源时,用水合肼还原得到的为粒径较大但分布均匀的立方体Cu_2O。体系中其它离子的存在导致产物的形貌和粒径发生变化。 采用硬脂酸法和共沉淀法对纳米LaCoO_3进行了微结构控制研究。共沉淀法中改
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB383

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