水热法制备纳米二氧化锰时,主要以+2价锰盐和合适的氧化剂为原料,在加热条件下发生氧化还原反应并生成纳米二氧化锰的沉淀。通过改变锰盐、氧化剂和加热的条件,可以达到获得不同晶型和形貌的纳米二氧化锰的目的。因为水热反应时,反应体系本身具有均匀高压的环境,所以制得的纳米二氧化锰产品具有纯度高、分散性好、晶型生长较好的优点[21]。
4溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是一种常用的低温或温和条件下的材料合成工艺,它是以金属醇盐或无机盐等具有高化学活性的组分作为前驱体,并在液相状态下均匀混合原料,原料经过水解缩聚过程逐渐聚合,形成网络结构的凝胶,然后作相应的干燥、焙烧后处理得到粉体材料乃至纳米材料。王佳伟等在不同pH值和不同焙烧温度条件下,通过溶胶-凝胶法以醋酸锰和柠檬酸为原料制备了二氧化锰,经过表征手法的检测,最佳制备条件是:pH=8。0,焙烧温度为350℃[22]。马淳安等通过实验发现溶胶-凝胶法制备的二氧化锰经过高温和酸化处理后的活性更大[23]。
溶胶-凝胶法可实现分子水平上的均匀化,溶胶-凝胶的体系中的组分在纳米尺寸上扩散,因此所得产品具有化学均匀性好、纯度高、颗粒细的特点。但是,溶胶-凝胶法也存在一些不足之处,例如:溶胶-凝胶过程缓慢,体系形成周期较长,后处理的干燥焙烧过程中会发生团聚现象。
1。2。2纳米金属氧化物对高氯酸铵热分解的催化
高氯酸铵(AP)是目前使用最普遍的复合固体推进剂氧化剂,其热分解特性能影响复合固体推进剂的燃烧行为[24、25]。通过细化AP,可以促进固体推进剂的燃烧过程,但因为超细AP具有很大的危险性,因此限制了该方法的应用[26]。目前,学界主要是通过采取向AP中加入不同的热分解催化剂的方法,来提高固体推进剂的燃烧性能。
其中,纳米金属氧化物催化剂因其制备方法简单、性能稳定、催化效果显著的特点成为目前学界研究的重点。Ayoman等在室温干燥的条件下,通过高能球磨法研磨不同的时间制备出不同直径的近球型的CuO的纳米粉末,并研究了近球形的纳米CuO对AP热分解的催化作用。差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TG)检测的结果表明,直径为31nm的CuO粒子能有效催化AP的热分解,添加2%和5%添加剂的催化效果优异,AP分解温度分别下降了81。9℃和90。4℃,分解热分别增加了707。6J/g和839。9J/g[27]。SunZ等通过简单水热法制备了单晶纳米线的Fe3O4,并将其作为添加剂促进AP的热分解。通过TG研究发现,在加入Fe3O4纳米线后,AP分解的温度降低约50℃[28]。ChenL等使用水热法制备了不同结晶形式的二氧化锰纳米棒(α、β、γ混合相),研究了不同晶型的二氧化锰纳米棒在AP的热分解过程中的催化活性。实验结果显示,二氧化锰的催化活性主要与尺寸相关,与晶型无关。具有类似平均直径的二氧化锰显示出相似的催化活性,其中,最小平均直径为9。1nm的二氧化锰表现出了最好的催化活性,降低了AP峰值温度约132。4℃[29]。
目前,虽然纳米金属氧化物是催化AP热分解的研究热点,但是其如何催化AP热分解的机理还不明确。纳米金属氧化物的尺寸、比表面积、晶型等因素对催化效果是否存在影响,存在怎样的影响,仍然需要进一步研究[30]。