纳米ZnO立方体催化AP热分解及其在HTPE推进剂中的应用

李海涛，徐 爽，宋柳芳，汪 越，庞爱民，廖广兰

(1.航天化学动力技术重点实验室，湖北 襄阳 441000；2.湖北航天化学技术研究所，湖北 襄阳 441000；3.华中科技大学 机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074)

引 言

高氯酸铵(AP)是复合固体推进剂最为常用的氧化剂，其热分解性能很大程度上影响着推进剂的燃烧性能[1-3]。加入催化剂[4-10]能降低AP热分解温度、提高热分解放热量、降低热分解活化能，其中过渡金属氧化物具有良好的催化作用[11-14]，尤其是ZnO具有较低的合成成本、丰富的合成方法、低毒性、环保，以及良好的反应性和热稳定性等优点，被广泛用于AP热分解的催化剂[15-17]。

金属有机骨架结构(MOFs)煅烧后产生的衍生物(包括过渡金属氧化物)具有多孔结构[18-20]，有利于AP热分解过程中气体中间产物(例如HClO4、NH3等)的流动和反应。沸石咪唑骨架结构(ZIFs)材料(如ZIF-8、ZIF-67等)是MOFs的子类，在空气中煅烧热分解可以获得ZnO[21]、Co3O4[22]等过渡金属氧化物。Zhao等[22]报道了AP辅助的ZIF-67在更低温度条件下热分解合成的多孔Co3O4结构，与其他合成方法相比具有更大的比表面积。Wang等[23]合成了ZIF-8衍生物Ag嵌入的多孔ZnO纳米复合材料(Ag-ZnO NCs)，对AP热分解表现出很好的催化活性。Yang等[24- 25]研究了MOF衍生物ZnO和NiO-ZnO复合结构对AP的催化作用。

本研究采用AP辅助的ZIF-8热分解法合成了纳米ZnO立方体结构(记为n-ZnO/cube)，与Ag-ZnO NCs[23]相比，具有更大的比表面积和更小的平均孔径，对AP热分解表现出良好的催化性能。同时，还研究了n-ZnO/cube对端羟基聚醚(HTPE)推进剂性能的影响，以期为其作为燃烧调节剂在HTPE推进剂中的应用提供参考。

1 实 验

1.1 试剂与仪器

六水硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)，分析纯，上海国药集团化学试剂有限公司；……