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碩士研究生學(xué)位論文選題報(bào)告及論文工作計(jì)劃課題名稱密級 研究生姓名學(xué)號 學(xué)科、專業(yè) 所在院、系 導(dǎo)師 選題時(shí)間XX大學(xué)研究生培養(yǎng)處制年月日1、立論依據(jù)課題來源、選題依據(jù)和背景情況、課題研究目的、理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值在充滿生機(jī)的2l世紀(jì)，信息、生物工程、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)、國防的迅速發(fā)展，對材料提出新的要求，材料的尺寸越來越小。而納米材料和納米結(jié)構(gòu)是當(dāng)今新材料的研究領(lǐng)域中最富有活力、對未來經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展有著十分重要影響的一類，也是納米科技中最為活躍、最接近應(yīng)用的一類。它的應(yīng)用將會調(diào)整國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，正如美國科學(xué)家所說：“這種人們?nèi)庋劭床灰姷臉O微小的物質(zhì)很可能給予各個(gè)領(lǐng)域帶來一場革命。”現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭對火炸藥提出了更高的要求，迫切需要引入一些高新技術(shù)，因此納米技術(shù)在國內(nèi)外火炸藥界倍受關(guān)注。燃燒催化劑是指以化學(xué)方法改變火藥(特別是推進(jìn)劑)燃燒性能的化合物，它是推進(jìn)劑燃燒性能的主要調(diào)節(jié)劑，其作用主要是：改變推進(jìn)劑在低壓燃燒時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速度；降低推進(jìn)劑的燃速受溫度、壓力影響的敏感度；改善推進(jìn)劑的點(diǎn)火性能；提高推進(jìn)劑的燃燒穩(wěn)定性；調(diào)節(jié)推進(jìn)劑的燃速，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)的不同推力方案。因此，燃燒催化劑在固體推進(jìn)劑領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。任何武器都希望具有射程遠(yuǎn)，精度高，威力大，機(jī)動性好等特點(diǎn)，因此為達(dá)到遠(yuǎn)程打擊，高效毀傷的目的，通常要求火炸藥具有盡可能高的能量密度和能量利用率。火炸藥的燃燒性質(zhì)直接影響著武器的穩(wěn)定性。通常要求燃燒產(chǎn)物具有良好的熱力性質(zhì)，即產(chǎn)物分子量小，分子中原子數(shù)少，產(chǎn)物無毒和無煙；具有燃燒臨界壓力低，容易點(diǎn)火和燃燒穩(wěn)定性好，燃速壓力指數(shù)低，燃速受初始溫度影響小，有較寬的使用溫度范圍和燃速范圍，并具有良好的力學(xué)性能和安定性能。武器裝備研制發(fā)展的實(shí)踐證明，火炸藥的能量已成為武器裝備發(fā)展的瓶頸。在一定意義上，火炸藥能量水平的開發(fā)提高，對武器裝備的發(fā)展具有主導(dǎo)作用?，F(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭對火藥的性能提出了更高的要求，因此火藥技術(shù)的發(fā)展迫切需要引入一些高新技術(shù)來改進(jìn)傳統(tǒng)的火炸藥工業(yè)。由于納米材料表現(xiàn)出很多的優(yōu)異催化性能，引起了國內(nèi)外火藥科技工作者的廣泛關(guān)注，納米材料已經(jīng)被漸漸應(yīng)用到火藥的研究中。納米燃燒催化劑由于粒徑小，比表面積大，表面原子多，晶粒的微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜且存在各種點(diǎn)陣缺陷，因此具有很高的催化活性。正因?yàn)槿绱?，用納米燃燒催化劑取代固體推進(jìn)劑中的普通催化劑成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。美國MAcHI公司B．M．Kosowski介紹了該公司最新生產(chǎn)的一種納米級超細(xì)FeO。(NANOCATsuperfineIronOxide，SFIO)粒徑大約為3nm，每個(gè)粒子大約包含600個(gè)鐵原子和900個(gè)氧原子，它的體積密度極低，約為0．05g／ml，比表面積大約為250m／g。與使用效果較好的商業(yè)氧化鐵BASFL2817比較。如用量均為1％，SFIO可使丁羥復(fù)合推進(jìn)劑燃速提高25％(從22．10mm／s提高到27．69mm／s)，壓強(qiáng)指數(shù)從0．50降到0．46。如果用0．35％SFIO取代l％的L2817FeO，燃速保持20．32mm／s不變，增加200μmAP0．65％維持固體含量87％，則比沖增加了12．74N·s／kg，壓強(qiáng)指數(shù)從0．50降至0．35。在壓強(qiáng)大于6．9MPa時(shí)，其增速效果大于Catocene。與Catocene等二茂鐵衍生物相比，它有更好的安全性能和老化穩(wěn)定性，且價(jià)格便宜，不遷移，不揮發(fā)。Taylor將近納米的TiO、ZrO、SiO或AlO加入固體推進(jìn)劑，得到了雙平臺推進(jìn)劑，即在低壓段和高壓段分別出現(xiàn)了平臺燃燒效應(yīng)。鄧鵬圖博士研究了納米CrO。、CuO、Fe0和CaCO對HTPB／AP／Al推進(jìn)劑燃燒性能的影響，并與相應(yīng)普通催化劑的催化燃燒性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，納米CrO。、CuO、Fe0較相應(yīng)普通催化劑的催化效率高，且高壓催化效率增幅更大，含量增加，粒度效應(yīng)增強(qiáng)。納米CuO含量較低時(shí)，在9MPa下的催化效率已接近辛基二茂鐵，催化劑含量增大，推進(jìn)劑燃速升高；納米CaCO與徽米級CaCO相比是一種催化活性更好的燃速催化劑和降低壓力指數(shù)助劑；納米CaCO和普通CrO在一定比例下具有催化協(xié)同效應(yīng)，且高壓下協(xié)同作用更強(qiáng)。在高能NEPE推進(jìn)劑中，陳福泰研究了納米級碳酸鉛在NEPE推進(jìn)劑中的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)表明，納米碳酸鉛與硝酸酯有良好的相容性，對降低NEPE推進(jìn)劑壓力指數(shù)有顯著作用，含量為l％和2％時(shí)分別使該推進(jìn)劑壓力指數(shù)降至0．54和0．52，接近大型導(dǎo)彈的應(yīng)用水平．馬風(fēng)國對納米氧化鉛作為NEPE推進(jìn)劑的燃速催化劑進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)采用納米氧化鉛代替原催化劑體系的碳酸鉛可使推進(jìn)劑壓力指數(shù)顯著下降。由此可以看出納米催化劑在難以降低壓力指數(shù)的NEPE推進(jìn)劑中的作用效果。在雙基推進(jìn)劑中，張曉宏系統(tǒng)研究了納米氧化鉛，以及它和銅鹽、炭黑復(fù)合作燃速催化劑的作用效果。實(shí)驗(yàn)表明，與普通Pb0相比，納米級的PbO催化作用區(qū)間向較低壓力范圍移動，且在4～10MPa內(nèi)壓力指數(shù)由普通PbO的0．42降至0．33，若與鋼鹽復(fù)配則壓力指數(shù)進(jìn)一步降至0．1左右。炭黑同樣可以提高含納米級PbO推進(jìn)劑的燃速。因此，研究開發(fā)和應(yīng)用納米燃燒催化劑是固體推進(jìn)劑技術(shù)的重要發(fā)展方向，具有重要的戰(zhàn)略意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。2、文獻(xiàn)綜述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)；所閱文獻(xiàn)的查閱范圍及手段2．1燃燒催化劑的研究現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代前，應(yīng)用廣泛的燃速催化劑有過渡金屬氧化物、過渡金屬氟化物、銅鹽及其螯合物、二茂鐵及其衍生物。隨著推進(jìn)劑的發(fā)展和新材料新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，20世紀(jì)90年代后出現(xiàn)了許多新型燃速催化劑，包括粘合劑型催化劑、TiH、二茂鐵類催化劑、EM催化劑、含硼化合物、TMO組合催化劑。由于納米催化劑粒徑小、比表面積大、有很高的催化活性，因此用納米催化劑取代固體推進(jìn)劑中普通催化劑成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。研究內(nèi)容主要是燃燒催化劑的制備方法研究和催化性能研究。在制備方法研究方面，目前己有文獻(xiàn)報(bào)道的納米燃燒催化劑有：Fe0，Cr0，Cu0、CaC0、CuO、PbC0、PbO、Bi0、La0、亞鉻酸銅等。制備方法主要有室溫固相法、噴霧熱解法、溶膠—凝膠法等，其中室溫固相法較多，這種方法的制備過程是將原料以化學(xué)計(jì)量比置于研缽中充分研磨，再洗滌、干燥后得納米粒子。該法合成工藝較簡單，減少了由中間步驟和高溫處理引起的粒子團(tuán)聚、產(chǎn)物不純等不足，但己有文獻(xiàn)報(bào)道納米燃燒催化劑的團(tuán)聚較嚴(yán)重，性能有待改進(jìn)，而且要使其工業(yè)化也有一定的困難。在催化性能研究方面，美國賓夕法尼亞州的MACHI公司采用氣相氧化法，研制出一種牌號為NANOCATSEIO的納米超細(xì)氧化鐵，比表面積達(dá)250m／g，單個(gè)球形氧化鐵粒徑約為3西安近代化學(xué)研究所的趙鳳起、陳沛等用DSC研究了納米Cu粉、納米Ni粉、超細(xì)Al粉、超細(xì)Ni粉和普通Cu粉對RDX熱分解特性的影響。結(jié)果表明，納米Cu粉使RDX的分解活化能降低了2．3kJ／mol，使RDX分解放熱峰的峰溫降低了24．9Taylor將近納米級的Ti0、Zr0、Si0、A10加入固體推進(jìn)劑中，得到了雙平臺推進(jìn)劑，即在低壓段和高壓段分別出現(xiàn)了平臺燃燒效應(yīng)。鄧鵬圖研究了納米Cr0、Cu0、Fe0、CaC0對HTPB／AP／A1推進(jìn)劑燃燒性能的影響，并與普通催化劑的催化燃燒性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明納米Cr0、Cu0、Fe0較相應(yīng)普通催化劑的催化效率高，且高壓下催化效率增幅更大，含量增加粒度效應(yīng)增強(qiáng)，納米Cu0含量較低時(shí)，在9MPa下的催化效率已接近辛基二茂鐵，催化劑含量增大推進(jìn)劑燃速升高；納米CaC0與微米級CaC0相比是一種催化活性更高的燃速催化劑和降低壓力指數(shù)助劑；納米CaC0和普通Cr0在一定比例下具有催化協(xié)同效應(yīng)，且高壓下的協(xié)同作用更強(qiáng)。張汝冰等用噴霧熱解法制備了納米亞鉻酸銅和平均粒徑約30nm--一50nm的針狀CuO，并用高能球磨法使納米級CuO嵌入或粘附于氧化劑AP晶體表面形成復(fù)合粒子，從而使AP的熱分解溫度提前程度增大、分解速度加快，分解總放熱量增至774．0J／g。陳福泰和馬國泰分別研究了納米PbC0和PbO在硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推進(jìn)劑中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)它們在難以降低壓力指數(shù)的NEPE推進(jìn)劑中均可顯著降低其壓力指數(shù)。洪偉良和趙風(fēng)起等采用室溫固相反應(yīng)制備了平均粒徑70nm的無規(guī)則PbO和平均粒徑59nm的多邊形α-Bi0，并用它們作燃速催化劑對黑索今一復(fù)合雙基推進(jìn)劑(RDX-CMDB推進(jìn)劑)進(jìn)行了配方試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，與基礎(chǔ)配方相比，加入納米Bi0后，推進(jìn)劑在2MPa時(shí)的燃速提高約15．5％，而納米PbO在低壓段卻使推進(jìn)劑燃速降低。此外，納米Bi0使推進(jìn)劑的壓力指數(shù)從O．80降到O．71，降幅達(dá)到11．3％。綜合提高燃速和降低壓力指數(shù)這兩項(xiàng)指標(biāo)，納米Bi0的催化作用明顯優(yōu)于PbO。但加入的納米Bi0和納米PbO均不能使RDX—CMDB推進(jìn)劑產(chǎn)生平臺燃燒效應(yīng)。同年，洪偉良和劉劍洪等采用DSC考察了室溫固相反應(yīng)制備的平均粒徑10nm的CuO(團(tuán)聚嚴(yán)重)對RDX熱分解的催化作用。結(jié)果表明，普通CuO粉使RDX分解放熱峰溫度向低溫方向移動了2．8℃，分解峰寬增大(說明RDX的分解速度降低)，而納米CuO粉則使RDX向低溫方向移動了6．3℃，且增大了RDX的分解速度，使RDX的分解放熱更加集中，這說明納米CuO有利于RDX推進(jìn)劑燃速的提高。洪偉良還制備出了納米CuO-Cr0復(fù)合物、納米CuFe0粉體和納米Bi0·Sn0粉體，分別研究了這三種物質(zhì)對RDX熱分解的催化作用，指出納米CuFe0粉體以銅、鐵摩爾質(zhì)量比為1：l的納米CuFe0的催化效果最好；增加納米CuFe0的用量對RDX熱分解的催化效果顯著增大；納米CuO·Cr0復(fù)合物對RDX熱分解特性的影響明顯大于納米Cr0和納米CuO粉以及兩者的混合物。徐宏等用DSC考察了室溫固相反應(yīng)制備的納米級La0對RDX熱分解的催化作用。結(jié)果表明，納米La0雖對RDX分解放熱峰溫度無明顯影響，但使放熱峰變得陡直，RDX分解熱明顯增大，增大了RDX的分解速度，因此納米La0對提高RDX推進(jìn)劑的燃速也有效。高紅旭等采用溶膠—凝膠法制備出納米鈦酸鉛粉體，并研究了其對雙基推進(jìn)劑燃燒性能的影響，結(jié)果表明，納米PbTi0為立方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，平均粒徑為30nm左右，應(yīng)用在雙基推進(jìn)劑中可以提高推進(jìn)劑的燃速，且在8MPa以上壓強(qiáng)段比PbO、CuO復(fù)合催化劑的催化效率還要高。劉建勛，李鳳生等以碳納米管(CNTs)為載體，采用化學(xué)沉淀法制備了納米NiO／CNTs、C00／CNTs復(fù)合粒子，并用DSC研究了納米NiO、COO、CNTs等單一粒子及納米NiO／CNTs、C00／CNTs復(fù)合粒子對AP及HTPB／AP推進(jìn)劑熱分解的催化作用。結(jié)果表明，納米NiO、C00、CNTs等單一粒子和納米NiO／CNTs、C00／CNTs復(fù)合粒子均能使AP及HTPB／AP推進(jìn)劑熱分解的高溫分解峰溫降低、表觀分解熱增加，表現(xiàn)出良好的催化性能。相比而言，納米復(fù)合粒子的催化性能均優(yōu)于其相應(yīng)的單一組分，表現(xiàn)出良好的正協(xié)同作用。復(fù)合粒子中以C00／CNTs復(fù)合粒子的催化效果最為顯著，使AP和HTPB推進(jìn)劑的高溫分解峰溫降低了153．06℃和60℃，使總表觀分解熱分別增加了1163J／g和920J／g。2．2燃燒催化劑的發(fā)展方向目前，固體推進(jìn)劑的發(fā)展主要著眼于能量高、排煙少、污染輕3個(gè)方面。從高能的角度來看，高能推進(jìn)劑是將來推進(jìn)劑研究的首選；從導(dǎo)彈飛行的制導(dǎo)和隱蔽性上看，無煙推進(jìn)劑的開發(fā)、應(yīng)用更是勢在必行；從使用方便及減少環(huán)境污染的角度來看，污染少的推進(jìn)劑將大有發(fā)展前途。因此，高能、環(huán)保、無煙的推進(jìn)劑是今后推進(jìn)劑發(fā)展的主要方向。從高能的角度來考慮，催化劑應(yīng)盡可能地提高其能量水平。提高催化劑的催化效率，減少其使用量是增加推進(jìn)劑能量水平的方法。納米催化劑具備實(shí)現(xiàn)以上性能的條件。由于納米材料具有很高的催化活性，很少的用量就可以顯著地提高推進(jìn)劑的燃速。由于惰性催化劑對推進(jìn)劑能量有損失，活性也較低，所以近幾年來，納米燃燒催化劑的研究應(yīng)用在國內(nèi)外己得到普遍重視，是今后燃燒催化劑的一個(gè)重要研究方向。從環(huán)保、無煙的角度來考慮，應(yīng)盡可能降低其污染、有毒物質(zhì)的排出，降低推進(jìn)劑的特征信號，如減少金屬粉、金屬氧化物和鹽類的用量以及添加非鉛催化劑或其他消煙劑等。納米催化劑在推進(jìn)劑中的應(yīng)用也是固體推進(jìn)劑研究的前沿方向。但并非所有的納米材料對固體推進(jìn)劑的燃燒都有顯著的催化作用，由于推進(jìn)劑組成的多樣性和復(fù)雜性，不同的配方對納米催化劑是有選擇性的，需要研究不同納米材料的催化效果。將傳統(tǒng)的燃速催化劑制備成納米催化劑是提高催化活性的重要途徑，研究能產(chǎn)生“協(xié)同效應(yīng)"的新型納米復(fù)合催化劑是目前的重點(diǎn)。因此需要研究納米材料在固體推進(jìn)劑中的作用機(jī)理，揭示其與推進(jìn)劑各組分相互作用的原理，發(fā)展納米材料在固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用理論。這對于提高推進(jìn)劑的性能，開發(fā)新型的納米催化劑，促進(jìn)納米材料技術(shù)的發(fā)展有著十分重要的意義。2.3燃燒催化劑的性能研究固體推進(jìn)劑的燃速特性是推進(jìn)劑的基本燃燒性能，也是導(dǎo)彈動力系統(tǒng)制造設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。目前固體推進(jìn)劑燃速的測試方法主要有：靶線法、聲發(fā)射法、密閉燃燒器法。靶線法是傳統(tǒng)和經(jīng)典的測試方法，國內(nèi)外廣泛應(yīng)用，其中在雙基及改性雙基推進(jìn)劑的燃速測試過程中大規(guī)模應(yīng)用。該法適用于燃速不大于50mm／s的固體推進(jìn)劑(在壓強(qiáng)為1．OMPa—25MPa、溫度為．55℃—70超聲法測試固體推進(jìn)劑的燃速，是通過連續(xù)測量超聲脈沖在推進(jìn)劑中的往返時(shí)間，確定推進(jìn)劑燃燒端面的位移，從而得到推進(jìn)劑燃燒速度的一種方法。20世紀(jì)60年代中期，國外開展了將超聲波技術(shù)用于測試固體推進(jìn)劑的穩(wěn)態(tài)燃速研究，解決固體發(fā)動機(jī)侵蝕燃燒的問題。20世紀(jì)90年代，該方法又被用于推進(jìn)劑非穩(wěn)態(tài)燃速的測試。國內(nèi)方面，張勁民等對超聲法測試固體推進(jìn)劑的燃速進(jìn)行了研究，孫得川等針對國內(nèi)首次引進(jìn)的超聲波實(shí)時(shí)燃速測量系統(tǒng)編寫了測試軟件，用水作為被測試對象進(jìn)行了退移速率測量，分析了超聲波測量燃速的主要影響因素。結(jié)果表明，測量精度主要受材料中聲速的約束，聲速會受到材料應(yīng)力(壓強(qiáng))和溫度的影響。該軟件可以用于厚度、材料內(nèi)聲速和實(shí)時(shí)燃速測量。李葆萱等多年來對使用密閉燃燒器測試固體火箭推進(jìn)劑的燃速方法進(jìn)行了深入研究，他們研究了高壓下推進(jìn)劑的燃速特性，分析了影響測試精度的因素，并從實(shí)驗(yàn)上對密閉燃燒器法中的散熱損失進(jìn)行了修正，將測試結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差提高到1％，該測試方法一次可以測出全部壓強(qiáng)下的推進(jìn)劑燃速，可成為高壓高燃速推進(jìn)劑研制的有效工具。此外，204所的王宏應(yīng)用測溫電纜CCIT溫度傳感技術(shù)測量固體推進(jìn)劑的燃速。該技術(shù)利用熱電效應(yīng)，能夠連續(xù)自動產(chǎn)生與其長度所及范圍內(nèi)與之最高溫度點(diǎn)相對應(yīng)的電壓信號，不僅能讓用戶測定溫度變化的幅度和速率，而且能確定出溫度異變的位置。利用推進(jìn)劑點(diǎn)火燃燒放熱，在線性燃燒時(shí)通過熱電偶區(qū)形成熱響應(yīng)，該熱信號轉(zhuǎn)化為電勢，放大輸出，得到不同熱電偶點(diǎn)的響應(yīng)脈沖，根據(jù)響應(yīng)脈沖燃速時(shí)間和長度值，得到不同時(shí)間瞬間的燃速值。該方法同步測試壓力變化曲線，根據(jù)燃速壓強(qiáng)指數(shù)公式擬合燃速與壓力曲線，計(jì)算出壓力變化范圍內(nèi)的壓力指數(shù)。其使用樣品與靶線法類似，具有使用范圍廣，不受燃?xì)獾臒犭婋x、殘?jiān)鼘?dǎo)電、燃燒煙霧、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等影響，測試簡便易行，操作簡單、大大降低操作人員的勞動強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)精度高和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。隨著火箭導(dǎo)彈武器裝備的發(fā)展，推進(jìn)劑的工作壓力也在提高，目前最高工作壓力已接近50MPa。為了解決推進(jìn)劑在20MPa以上到50MPa以下壓力范圍內(nèi)的燃燒性能檢測問題，近幾年國內(nèi)有關(guān)單位已建立了相關(guān)的裝置和方法，但裝置較為復(fù)雜，也比較昂貴。查閱文獻(xiàn)范圍和手段：圖書館相關(guān)書籍、百度搜索、Google搜索、CNKI知識資源數(shù)據(jù)庫、重慶維普數(shù)據(jù)庫、Elsevier外文數(shù)據(jù)庫。3、研究內(nèi)容1．學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路、主要研究內(nèi)容及擬解決的關(guān)鍵技術(shù)對固體推進(jìn)劑燃燒催化劑的制備及其在復(fù)合固體推進(jìn)劑中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。超細(xì)錫酸鉛粉體作為一種納米材料具有粒徑小、比表面積大、表面原子率高等特點(diǎn)，因此具有很高的化學(xué)活性，并且金屬錫和鉛在固體推進(jìn)劑用燃燒催化劑的文獻(xiàn)報(bào)道中有很高的催化活性，因此制備超細(xì)錫酸鉛粉體，并對它的燃燒催化活性進(jìn)行了考察。對火炸藥領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛的燃燒催化劑CUO進(jìn)行納米化制備。不同方法制備的納米CUO對AP熱分解的催化活性不同。熱處理溫度，沉淀劑，分散介質(zhì)和添加劑PEG對納米CUO的微結(jié)構(gòu)調(diào)控作用明顯。通過控制合成條件可將納米CUO的平均粒徑調(diào)控在6-65nm，并可獲得分散性良好的球形，紡錘形，纖維形，花形等不同形貌的納米CUO。納米燃燒催化劑應(yīng)用中需解決的關(guān)鍵技術(shù)（1）納米燃燒催化劑在火炸藥中的分散技術(shù)分散技術(shù)是納米燃燒催化劑在火炸藥中應(yīng)用的關(guān)鍵。由于納米粒子極小，比表面極大，表面活性很高，所以極容易團(tuán)聚，而且已被破碎的團(tuán)聚體還會發(fā)生再團(tuán)聚影響納米粒子的優(yōu)良性能。納米粒子的團(tuán)聚一般分為兩種：軟團(tuán)聚和硬固聚。軟團(tuán)聚主要是由于顆粒間范德華力和庫侖力所致，用超聲波或施加機(jī)械能的方式可消除；硬團(tuán)聚主要是由氫鍵和化學(xué)健作用引起，其結(jié)構(gòu)不易破壞，人們認(rèn)為顆粒硬團(tuán)聚的形成和機(jī)理有晶橋理論、毛細(xì)管吸附理論、氫鍵作用理論和化學(xué)鏈作用理論等．為了防止小囊粒的團(tuán)聚可采用以下幾種措施：①加入反絮凝劑形成雙電層。選擇適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)作為分散劑，使納米粒子表面吸引異性電離子形成雙電層，通過雙電層之間庫侖排斥作用使粒子之間發(fā)生團(tuán)聚的引力大大降低，實(shí)現(xiàn)納米微粒分散的目的．②加表(界)面活性劑包裹微粒。采用表面活性荊，使其吸附在粒子表面，形成徽胞狀態(tài)，由于活性劑的存在而產(chǎn)生了粒子問的排斥作用，阻礙了顆粒間的相互接觸，避免了架橋羥基和真正化學(xué)鍵的形成，從而防止團(tuán)聚體的產(chǎn)生。③納米燃燒催化劑和火炸藥主成分結(jié)合(復(fù)配)成復(fù)合物。制備納米復(fù)合粒子是一個(gè)極有前途的方法，它可很好地解決納米粒子的分散問題，但難度較大。納木燃燒催化劑和火炸藥主成分的復(fù)配倒是一個(gè)值得注意的方法，如采用將納米CacO。先分散在粗粒度AP中，經(jīng)機(jī)械混合，CaCO，可很均勻地分布在球形AP粒子表面，從而解決了納米催化劑的分解問題。（2）納米燃燒催化劑的表面保護(hù)和處理技術(shù)納米微粒具有巨大的比表面積，每克可達(dá)幾百平方米，甚至更高，薄且均勻的界面層和原子層次的階梯狀表面，使得它在臨界溫度時(shí)全部顆粒瞬間發(fā)生反應(yīng)，且活化點(diǎn)多易發(fā)生相變，單位活性部位反應(yīng)速度大，因此對納米材料必須要妥善保存和應(yīng)用，否則將會導(dǎo)致納米材料的性質(zhì)發(fā)生變化，應(yīng)用不恰當(dāng)時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)事故。通常，對活性納米燃燒催化劑進(jìn)行保護(hù)的方法有：①在貯存納米燃燒催化劑的瓶子或袋子里充上惰性氣體如氨氣、氬氣等，密封保存；②將其放人火藥用的粘結(jié)劑或增塑劑中，這樣使用時(shí)較方便，也保護(hù)了粒子表面；③利用表面處理劑對其表面進(jìn)行包覆．2．?dāng)M采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)施方案及可行性分析實(shí)驗(yàn)方案1納米氧化銅的制備方法。1.1固相法1.1.1室溫固相反應(yīng)法將CuCl·2HO和NaOH以化學(xué)計(jì)量比置于研缽中充分研磨20min，再用蒸餾水洗滌3次，乙醇洗兩次,自然干燥后得納米氧化銅粉末。研究結(jié)果表明，用室溫固相反應(yīng)合成納米CuO粉體的方法可行，其工藝簡單、產(chǎn)率高、反應(yīng)條件易掌握；同時(shí)，可避免或減少傳統(tǒng)液相方法易出現(xiàn)的硬團(tuán)聚、產(chǎn)物不純等現(xiàn)象，但要使其工業(yè)化則有一定的困難。1.1.2低溫固相配位化學(xué)反應(yīng)法將乙酸銅和草酸按化學(xué)計(jì)量比置于研缽中，在低溫下（環(huán)境溫度為25℃和10℃），充分研磨30min，然后真空干燥4h(70℃)，得前驅(qū)配合物CuCO·2HO，將前驅(qū)配合物在350℃結(jié)果表明,產(chǎn)物納米氧化銅為單斜晶系結(jié)構(gòu),粒徑約為20－30nm。該方法具有工藝簡單、操作方便、產(chǎn)率高、無需溶劑等優(yōu)點(diǎn)。對比室溫固相反應(yīng)法，該制備過程雖需熱處理但熱處理溫度不高，尤其是不用洗滌，因此工藝更簡單，具有一定的工業(yè)化潛力。但產(chǎn)物的平均粒徑較大,且團(tuán)聚較嚴(yán)重，技術(shù)還有待于進(jìn)一步的改善。1.2液相法1.2.1絡(luò)合沉淀法將Cu(NO)配成濃度為0.5mol／L的溶液，在一定溫度和充分?jǐn)嚢璧臈l件下，緩慢滴加絡(luò)合劑。逐步生成銅絡(luò)合物,然后在不斷攪拌情況下，滴加沉淀劑。反應(yīng)完全后抽濾，沉淀先用蒸餾水洗滌，再用乙醇洗滌，經(jīng)80℃真空干燥2h,再400℃熱處理2h得到納米氧化銅粉體。探討氨水、檸檬酸、乙二胺3種不同絡(luò)合劑對粉體粒徑的影響。該方法具有操作簡單、原料易得、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品純度高的優(yōu)點(diǎn)。1.2.2沸騰回流沉淀法稱取一定量硝酸銅或醋酸銅加水溶解，加堿調(diào)至預(yù)定的pH值后，在攪拌下常規(guī)或微波加熱沸騰回流1h得到黑褐色沉淀，趁熱過濾并用蒸餾水洗滌數(shù)次，試樣于烘箱中80℃1.2.3水熱法在硝酸銅溶液中按2∶1的比例加入尿素溶液，以10℃／min升溫，在高壓釜中加熱至l15－130℃下進(jìn)行反應(yīng)數(shù)小時(shí)，取出沉淀過濾、洗滌，在這種方法制備的納米氧化銅粒徑均勻、團(tuán)聚較少、而且原料易得，與非水熱法相比，不用高溫煅燒、操作簡單、易于工業(yè)化生產(chǎn)。2納米錫酸鉛的制備2.1共沉淀法制備按Pb和Sn物質(zhì)的量之比1∶1稱取Pb(Ac)·3HO和SnCl·5H0分別溶于蒸餾水中。在劇烈的攪拌下緩慢滴加濃NH·H0至SnCl溶液中，調(diào)節(jié)pH=7，得到白色膠狀沉淀。繼續(xù)攪拌一段時(shí)間后過濾，用蒸餾水將沉淀洗至無Cl離子檢出。于70-80℃下將所得沉淀加入到濃氨水中攪拌直至溶液成透明的SnO溶膠。在SnO溶膠中加入適量的聚乙二醇200作分散劑，在劇烈攪拌下將Pb(Ac)溶液緩緩滴進(jìn)SnO溶膠中，生成大量白色沉淀。將含白色沉淀的母液在室溫下靜置老化6h，過濾，將濾餅用蒸餾水和無水乙醇加超聲波充分洗滌幾次。抽干后，在80℃下恒溫干燥3h，得白色干粉。將樣品煅燒得到產(chǎn)物。2.2溶膠凝膠法制備將摩爾比為1：1的PbNO與SnCl·5HO溶于HNO溶液當(dāng)中制成溶液A，再將NaOH溶于去離子水中，配成成PH值為12的溶液B。將制成的A滴加到與A溶液等量的B溶液中，溫度維持在80℃，并不斷在磁性攪拌機(jī)上攪拌約8個(gè)小時(shí)，PH值維持在11，得到乳白色溶膠，經(jīng)沉化，加熱脫水得到10nm大小的高純錫酸鉛多晶粉末。本法簡單，易于操作和產(chǎn)業(yè)化，原料比較便宜。4、研究基礎(chǔ)所需實(shí)驗(yàn)手段、研究條件和實(shí)驗(yàn)條件4.1實(shí)驗(yàn)原料氯化銅硝酸銅氫氧化鈉尿素蒸餾水乙醇醋酸鉛硝酸鉛氯化錫濃氨水聚乙二醇4.2所用儀器瑪瑙研缽馬弗爐分析天平真空干燥箱磁力攪拌器高壓釜超聲波清洗機(jī)4.3測試儀器X射線衍射儀掃描電子顯微鏡透射電鏡熱重測試儀比表面積測試儀4.4測試方法1.XRD分析采用X射線（CuKαλ=15.418nm）對CUO粉體相成分進(jìn)行分析?？梢杂裳苌浞宓奈恢门卸ㄆ渚徒Y(jié)構(gòu)及了解晶粒的大小，并可計(jì)算出其晶型的組成。儀器的掃描范圍為10°~80°，掃描速率為8°/min，CuKα管壓為40V，管流為20mA。2.TEM分析采用透射電子顯微鏡對粉體進(jìn)行觀察。5、查閱文獻(xiàn)資料目錄清單序號作者題目刊物名稱卷數(shù)期號年份起止頁碼1Zi-LingLiuJian-ChengDengJing-JingDengFabricationandphotocatalysisofCuO/ZnOnano-compositesviaanewmethodMaterialsScienceandEngineering.B,Solid-StateMaterialsforAdvancedTechnolog2952朱俊武張維光王恒志納米CUO的形貌控制合成及其性能研究無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)2072004863-8673朱俊武，陳海群針狀納米CUO的制備及其催化性能研究材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)2232004333-3364范中麗，賈志杰自分散、抗老化納米氧化銅制備方法的研究人工晶體學(xué)報(bào)3242003356-3615劉成雁李在元劉海英翟玉春沉淀轉(zhuǎn)化法制備CuO納米纖維中國有色冶金215200634-366H.ChangC.H.WeiFabricationofCuONanofilmpreparationbyElectrophoreticDepositionNature3531991734-7407AbdulMajid；JamesTunney；SteveArgueCharacterizationofCuOphaseinSnO2-CuOpreparedbythemodifiedPechinimethodJournalofSol-GelScienceandTechnology532201033-388LIZaiyuanLIUYanGONGPanweiZHAIYuchunPreparationofchaincopperoxidenanoparticlesbymicrowaveRAREMETALS265200710-159李東升王文亮王堯宇秦振平室溫固相合成前體法制備納米CuO粉體無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)377171010-1510譚績業(yè),鄒凡固相反應(yīng)制備納米氧化銅大連大學(xué)學(xué)報(bào)242200352-5811鄒菁黃蕾袁軍倩江吉周紡錘狀CuO納米晶制備及催化性能的研究武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)3213201026-2912任崇桂徐建賈晏金a亞微米級多刺狀星形氧化銅的制備化學(xué)學(xué)報(bào)6552007459-46413杜建平，薛永強(qiáng)王志忠納米氧化銅的制備新方法及應(yīng)用山西化工24320043-714Tang,KJWang,XFYan,WFYu,JHXu,RRFabricationofsuperhydrophilicCu2OandCuOmembranesJournalofMembraneScience28622006135-14115洪偉良劉劍洪田德余納米PbSn03的制備及其燃燒催化性能的研究無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)2032004278-28216秦明娜葛忠學(xué)鄭曉東溶膠一共沉淀法制備PbSn03超細(xì)粉末化工新型材料3732009108-11117陳曙光廖紅衛(wèi)微米級氧化銅(Cu