1   引言

1。1   背景

纳米材料是指在三维空间尺度中，至少有一维处于纳米尺度范围内，即 1nm~100nm 的材 料[1]，具有许多异于宏观材料的性质。纳米材料是一种新型材料，其粒径尺寸在宏观材料、 分子和原子之间[2]。对于纳米材料，由于其处于纳米级别，导致粒径减小，表面原子数增加， 拥有更高的表面能，因此纳米粒子的反应活性很高，可以显著提高催化反应中催化剂的催化 效率。纳米催化剂由于其典型的尺寸效应作为新一代催化剂将逐渐成为国际上的研究热点。论文网

金属氧化物是一类重要的化学物质，在许多领域如：化学、物理和材料科学等都有着广 泛的应用[3-5]。作为纳米材料大家庭中的一个重要成员，纳米过渡金属氧化物，主要有 Fe2O3、 CuO、Co3O4、Nd2O3 和 NiO 等，在催化领域特别是对高氯酸铵（AP）的热分解有着显著影 响，从而得到广泛关注和应用[6]。其中，铜基纳米复合材料在催化 AP 领域显示出自己特殊的 优势。纳米 CuO 用作火箭固体燃料推进剂的催化剂，不仅可以降低氧化剂 AP 的分解温度、 降低压强指数，还可以提高燃烧效率[7,8]。Cu-Cr-O 复合氧化物体系是一种非常理想的纳米燃 速催化剂，广泛应用在固体复合火箭推进剂中。近年来，扭曲的尖晶石型四方亚铬酸铜

（CuCr2O4）在催化高氯酸铵热分解时，催化效果显著，使得大家对其的关注度日益增加。赵 凤起等[9]研究了 CuCr2O4 对 RDX/AP/HTPB 火箭推进剂燃烧性能的影响，结果表明，Cu-Cr-O 复合体系催化剂能使 RDX、AP 的分解峰提前出现，氧化剂分解放热，不但使推进剂初始阶 段的分解放热量增加，而且放出的热量还可以使反应加速进行，从而推进剂在初始阶段的燃 速增大。

在当代社会，高新技术发展迅速，而且新一代武器装备要实现“精确打击、高效毁伤” 的作战目标，因此大力发展能量高、燃速快、低特征信号火箭推进剂就显得十分迫切。传统 的单一纳米燃速催化剂已不能满足这一要求。研究表明，为了得到催化效果好的催化剂，通 常将两种或两种以上的金属盐类进行复合，因为多种金属之间存在协同作用，其使用效果优 于使用单一金属盐类催化剂，如高红旭等[10]制备了一系列纳米燃速催化剂，发现纳米复合物 PbO·CuO、CuO·SnO2 和 PbO·SnO2 显著增大了固体推进剂的燃烧性能。这是由于多种金属盐 类复合时产生了协同效果，相对使用单一金属氧化物催化剂来说，其具有更强的催化性能。 研究发现，含铁催化剂也是一类在复合推进剂中广泛使用的催化剂，如 Fe2O3 在推进剂中显 示出有效的催化效果，改善燃烧性能（增加燃速，降低压力指数）。所以将不同种类具有显著 催化效果的单一金属氧化物复合在一起，有望发挥出比两者单独使用更好的催化作用。

第 2  页 本科毕业设计说明书

因此，本文旨在将含 Cu、Cr、Fe 的三种金属氧化物进行复合得到 Cu-Cr-Fe 纳米复合物， 并研究该纳米复合物对 AP 热分解性能的影响，这对其在复合推进剂体系中的应用具有十分 重要的意义。

1。2 纳米复合催化剂的制备方法

目前，制备纳米复合物的方法很多，主要分为物理法和化学法，物理法包括高能球磨法 等；化学法又分为气相法、液相法和固相法，气相法如化学气相沉积法，液相法如溶胶-凝胶 法、水热法、共沉淀法等，固相法如室温固相化学法等，本章主要介绍常见的几种方法。 1。2。1