纳米复合金属氧化物γ-Bi₂MoO₆对高氯酸氨的催化性能及非等温反应动力学的研究

【作者】 张钰； 徐抗震； 任兆玉； 宋纪蓉； 赵凤起；

【机构】 西北大学化工学院； 西北大学光子所； 西安近代化学研究所；

【摘要】 复合金属氧化物是两种以上金属（包括有两种以上氧化态的同种金属）共存的氧化物,其O²以一定方式密堆积,金属阳离子按其离子半径大小充填在O²组成的合适空隙位置上。在其结构中不存在独立的含氧酸根离子。纳米复合金属氧化物热稳定性高;化学稳定性好,不易和推进剂中的酸性成分反应;有较高的灵敏度;多种成分互相搀杂极易引起晶格畸变,导致纳米晶粒中存在更多点阵缺陷,活性中心显著增多。因此,它具有比一元纳米过渡金属氧化物更高的催化活性。本论文以硝酸铋、钼酸钠为原料,用水热合成法制备出纳米复合金属氧化物钼酸铋（γ-Bi₂MoO₆）。利用X-射线衍射分析（XRD）、扫描电镜及能量散射光谱仪（SEM-EDS）、透射电子显微镜（TEM）对样品进行表征,结果显示,样品的X-射线衍射峰与标准谱图（JCPD 21-0102）完全匹配,呈现纳米薄片形貌特征,尺寸约为30 nm,分散性好。运用差示扫描量热（DSC）研究了纳米γ-Bi₂MoO₆、Bi₂O₃、MoO₃对高氯酸氨（AP）热分解特性的影响,结果表明,纳米γ-Bi₂MoO₆的对AP的热分解过程具有明显的催化作用,添加10%的纳米γ-Bi₂MoO₆使AP的高温分解峰温度降低了14.60℃,催化效果明显优于单一组分的纳米金属氧化物。由Ozawa法、Kissinger法计算得到γ-Bi₂MoO₆-AP的主放热峰的表观活化能分别为E_o=193.90 kJ·mol^-1,E_k=192.70kJ·mol^-1,平均活化能为193.90 kJ·mol^-1,r>0.98,结果真实可靠。积分法得到热分解反应动力学方程为:（dα）/（dt）=10^13.19/β2（1-α）[-ln（1-α）]^1/2exp（-1.9576×10⁵/RT）更多还原