纳米催化剂.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 纳米催化剂的研究进展 郭 真（西北民族大学化工学院，兰州，甘肃，730106）摘 要： 纳米材料具有传统材料不具有的许多崭新特征，已成为当今材料科学和凝聚态物理研究的前沿热点领域。本文简要介绍了纳米催化剂的基本性质，综述了纳米催化剂的制备方法和特性，讨论了纳米材料在环境保护方面及了纳米催化剂在含能材料中的应用，对今后纳米催化材料研究方向进行了展望。关键字： 纳米催化剂，含能材料，制备，应用 Progress in Research of Nanocatalysts Guo Zhen (Northwest University for Natio

2、nalities Institute of Chemical Technology, Lanzhou Gansu,730106)Abstract: Nanometer material has become a hotspot and frontier of materials research and condensed state physics.In this paper,the elemental characters of the nanocatalysts are briefly presented at first, sums up the methods of nano-cat

3、alyers preparation an its characteristics,the application of nanometer catalyst to environmental prospects and energetic materials,and development trends were predicted.Key words: Nanometer catalyst,Energetic materials,Preparation,Application 近年来，纳米科学与技术的发展已广泛地渗透到催化研究领域，其中最典型的实例就是纳米催化剂(Nanometer cat

4、alyst-NCs)的出现及与其相关研究的蓬勃发展。NCs 具有比表面积大、表面活性高等特点，显示出许多传统催化剂无法比拟的优异特性；此外，NCs还表现出优良的电催化、磁催化等性能，已被广泛地应用于石油、化工、能源、涂料、生物以及环境保护等许多领域。 目前，纳米技术的研究主要向两个方向进行：一是通过新技术减少目前使用的材料如金属氧化物的用量；二是进行新材料的开发1，如复合氧化物纳米晶2。由于纳米粒子表面积大、表面活性中心多，所以是一种极好的催化材料。将普通的铁、钴、镍、钯、铂等金属催化剂制成纳米微粒，可大大改善催化效果。在石油化工工业采用纳米催化材料，可提高反应器的效率，改善产品结构，提高产品

5、附加值、产率和质量。目前已经将纳米粉材如铂黑、银、氧化铝和氧化铁等直接用于高分子聚合物氧化、还原和合成反应的催化剂。纳米铂黑催化剂可使乙烯的反应温度从600e降至常温。随着世界对环境和能源问题认识的深入，纳米材料在处理污染、降解有毒物质方面有良好光解效果3。在润滑油中添加纳米材料可显著提高其润滑性能和承载能力，减少添加剂的用量，提高产品的质量4。对纳米催化剂的研究无论理论上还是实际应用上都具有深远的意义。纳米催化剂性质表面效应 描述催化剂表面特性的参数通常包括颗粒尺寸、比表面积、孔径尺寸及其分布等5。有研究表明6，当微粒粒径由10nm减小到1nm时，表面原子数将从20%增加到90%。这不仅使得

6、表面原子的配位数严重不足、出现不饱和键以及表面缺陷增加7，同时还会引起表面张力增大，使表面原子稳定性降低，极易结合其它原子来降低表面张力。此外，Perez等8认为N Cs的表面效应取决于其特殊的16种表面位置，这些位置对外来吸附质的作用不同，从而产生不同的吸附态，显示出不同的催化活性。体积效应 体积效应是指当纳米颗粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或比其更小时，晶态材料周期性的边界条件被破坏，非晶态纳米颗粒的表面附近原子密度减小，使得其在光、电、声、力、热、磁、内压、化学活性和催化活性等方面都较普通颗粒相发生很大变化9，如纳米级胶态金属的催化速率就比常规金属的催化速率提高了100倍。量子尺寸

7、效应当纳米颗粒尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级将由准连续态分裂为分立能级，此时处于分立能级中的电子的波动性可使纳米颗粒具有较突出的光学非线性、特异催化活性等性质。量子尺寸效应可直接影响到纳米材料吸收光谱的边界蓝移，同时有明显的禁带变宽现象；这些都使得电子/空穴对具有更高的氧化电位从而可以有效地增强纳米半导体催化剂的光催化效率10。纳米催化剂的制备方法N Cs的制备方法直接影响到其结构、粒径分布和形态，从而影响其催化性能。文献中报道的制备方法多达数10种，本文主要介绍其中常用的几种。溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶胶-凝胶化和热处理形成氧化物或其他固体化合物的方法

8、。其过程是：用液体化学试剂(或粉状试剂溶于溶剂中)或溶胶为原料，而不是传统的粉状物为反应物，在液体中混合均匀并进行反应，生成稳定无沉淀的溶胶体系，放置一定时间形成凝胶，经脱水处理得产品。常溶胶-凝胶法用于催化材料的制备是近几年才开始的。已有研究表明该法的优点是：制备的均匀度高，尤其多组分的制品均匀度可达分子或原子水平；金属组分高度分散于载体，使催化剂具有高活性和抗结碳能力；能够较容易的控制材料的组成。该法存在的问题是：原料成本高，在制备各种单组元或复合物时原料的选择十分重要。例如从正硅酸乙酯，异丙醇铝叔丁 醇水解制备硅铝催化剂时的一个重要问题是如何调整不同类型的盐水解速率相 差较大的问题，这方

9、面已有一些报道11-14。浸渍法浸渍法通常将载体放入含活性组分的溶液中，待浸渍达平衡后分离出载体， 对其进行干燥、焙烧后即得到催化剂，但该方法仅适用于载体上含少量纳米颗粒的情况。刘渝等15将自制的纳米级C-Al2O3先后浸渍H2PtCl6和Ce(NO3)3溶液中，待浸渍达平衡后取出，经高温煅烧后得到负载型Pt-C-Al2O3-CeO2催化剂。刘晓红等16合成了一系列的二氧化锆水溶胶，再用浸渍法担载0.5 wt%的Pd，制得的Pd/ZrO2NCs可用于由丙酮合成甲基异丁基酮(MIBK)/二异丁基酮(DIBK)的还原缩合反应；通过调节催化剂的表面酸性，可以选择所需要的产物(MIBK或DIBK)。沉

10、淀法沉淀法是在液相中将化学成分不同的物质混合，再加入沉淀剂使溶液中的金属离子生成沉淀，对沉淀物进行过滤洗涤、干燥或煅烧制得NCs.沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、配位沉淀法等，其共同特点是操作简单、方便。纪红兵等17采用共沉淀法，通过Ru对MnFe2O4的同晶取代制得了NCs MnFe1.95 Ru0.05O4,经改性后，可有效地将烯丙醇类化合物氧化成醛酮类化合物。微乳液法微乳液法首先需要配制热力学稳定的微乳液体系，然后将反应物溶于微乳液中，使其在水核内进行化学反应，反应产物在水核中成核、生长，去除表面活性剂，将得到的固体粗产物在一定温度下干燥、焙烧，即可得到粉体NCs18。通过调

11、节表面活性剂与水的比例即可达到控制产物颗粒尺寸的目的，可用于制备金属NCs、金属氧化物NCs 和复合氧化物NCs等。该方法所采用实验装置简单、操作方便，制备的纳米颗粒的粒径小、单分散性好，具有很好的发展前景。郭林等采用微乳液法制得的纳米钴氧化物催化剂在催化分解N2O反应中表现出较高的活性。离子交换法首先，对沸石、SiO2等载体表面进行处理，使H+、Na+等活性较强的阳离子附着在载体表面上，然后将此载体放入含Pt(NH3)5Cl2+等贵金属阳离子基团的溶液中，通过置换反应使贵金属离子占据活性阳离子原来的位置，在载体表面形成贵金属纳米微粒。水解法首先，在高温下将金属盐溶液水解，生成水合氧化物或氢氧

12、化物沉淀，再将沉淀产物加热分解得到纳米颗粒。该方法可分为无机水解法、金属醇盐水解法和喷雾水解法等。水解法具有制备工艺简单、化学组成可精确控制、粉体性能重复性好、收率高等优点，缺点是成本较高。惰性气体蒸发法惰性气体蒸发法是在低压的惰性气体中，加热金属使其蒸发后形成纳米微粒。纳米微粒的粒径分布受真空室内惰性气体的种类，气体分压及蒸发速度等的影响，通过改变这些因素，可以控制微粒的粒径大小及其分布。等离子体法应用等离子体活化手段不仅可以活化化学不活泼分子，还可以解决热力学上受限反应的问题。利用冷等离子体特有的热力学非平衡特性，可使催化剂制备和活化过程低温化、高效化将使用等离子体方法制得的纳米Cu,Cr

13、,Mn,Fe,Ni颗粒，按一定比例与载体加入自制的加载装置内混合，在机械力作用下可形成均匀、牢固的负载型纳米金属催化剂18。纳米材料在石油化工催化剂中的应用由于纳米材料颗粒的大小可以人工控制，又由于尺寸小，比表面积大，表面的键态和颗粒内部不同及表面原子配位不全等，从而导致表面的活性部位增加。另外，随着粒径的减小，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子台阶，这样就增加了化学反应的接触面。利用纳米微粒的高比表面积和高活性这些特性，可以显著提高催化效率。例如，30nm的Ni粉可将有机化学加氢和脱氢反应速度提高15倍，粒径小于0.3Lm的镍和铜锌合金的纳米颗粒的催化效率比常规镍催化剂高10倍，超细铂粉

14、、碳化钨粉是高效的加氢催化剂。在甲醛氧化制甲醇反应中，使用纳米氧化硅，选择性可提高5倍，利用纳米铂催化剂，放在氧化钛担体上，通过光照，使甲醇水溶液制氢产率提高几十倍。在催化剂中加入纳米粒子可以大大提高反应效果，控制反应速度，甚至原来不能进行的反应也能进行。在石油化工工业采用纳米催化材料，可提高反应器的效率，改善产品结构，提高产品附加值、产率和质量。纳米稀土氧化物可作为二氧化碳选择性氧化乙烷制乙烯的催化剂。用这种纳米催化剂，乙烷与二氧化碳反应可高选择性地转化为乙烯，乙烷转化率可达60%，乙烯选择性可达90%。半导体光催化效应自发现以来，一直引起人们重视。纳米催化剂的应用环境保护领域的应用1.1

15、光催化降解NCs可将水或空气中的有机污染物完全降解为二氧化碳、水和无机酸，已广泛地应用于废水、废气处理，并且在难降解的有毒有机物的矿化分解等方面也比电催化、湿法催化氧化技术有着显著优势。文献中报道以Fe3O4为载体，在Fe3O4与TiO2之间包裹SiO2,制备了磁性纳米复合催化剂，既维持了光催化剂悬浮体系的光催化效率，又可利用磁性处理技术回收光催化剂。纳米ZrO2也是一种很好的光催化剂，在紫外光照射下，既能杀死微生物，又能分解微生物赖以生存、繁衍的有机营养物，从而达到杀菌和抗菌的目的。1.2尾气处理目前，全球城市废气的80%90%由机动车排放，汽车尾气中的主要污染物CO、NOx和CH等带来的空

16、气污染已成为人类生存迫切需要解决的问题。汽车尾气净化主要采用催化转化效率很高的贵金属三效催化剂，但贵金属价格昂贵, 又容易发生Pb、S、P等中毒，寻找新型催化材料部分或全部替代贵金属已成为必然趋势。对三效催化剂的TEB观察、分析结果显示，其高活性有赖于纳米级的贵金属微粒分布在Al2O3上，一旦贵金属微粒长大，其高活性降低。因此，确保三效催化剂具有稳定高活性的关键是，将贵金属微粒保持在纳米级19。稀土纳米材料集稀土和纳米材料特性于一体，用纳米稀土粒子取代三效催化剂中的常规稀土化合物可以提高汽车尾气中CO、CH和NOx的转化。负载型NCs Pt-Al2O3-CeO2有效地解决了催化剂使用温度范围与

17、汽车尾气温度范围不匹配的问题，催化CO转化率可高达83%20，Sarker等运用模拟实验证实，在存在氧气条件下，Pd-Rh NCs在CO氧化过程中表现出很高的活性，而在无氧状态下，Pt-Rh NCs 活性更高对于；NO还原反应，无论氧气存在与否，Pt-Rh NCs都表现出较高的催化活性。此外，Khoudiakov等的研究结果表明，沉积在过渡金属氧化物Fe2O3上的纳米Au微粒对于室温下CO的氧化也具有很高的催化活性。纳米催化剂在含能材料中的应用催化剂可以调节火炸药、固体推进剂的燃烧性能，纳米催化剂加到含能材料中是改善含能材料性能的最佳途径之一。本文根据纳米材料的化学组成分类分别介绍纳米材料催化

18、剂在含能材料中的应用。2.1单质纳米催化剂单质纳米材料在含能材料中的应用主要有纳米铝粉、镍粉、镁粉、铜粉和硼粉等2, 21-27。Al由于具有较高的能量性能，是使用和研究最多的金属。铝粉是固体推进剂中的能量添加剂，加入铝粉，不仅可以提高固体推进剂的能量，同时可以提高燃烧的稳定性。纳米Al粉提高推进剂燃速的作用主要是由于其在推进剂燃面即发生点火，且在推进剂燃面附近燃烧完毕22。研究表明纳米Al粉相对于普通Al粉具有较低的点火能，可直接点火燃烧，并且燃烧过程没有明显的凝聚行为23。此外，Al粉也可提高混合炸药的爆热和爆炸威力。在国内外现有使用的高能炸药和固体推进剂中，有半数以上的种类都含有大量的A

19、l粉。复合炸药中，铝粉主要是在炸药爆轰反应后期同爆轰产物反应释放能量，铝粉的颗粒越细，能量释放越快24。铝粉的颗粒尺寸对含铝炸药的爆轰性能有明显影响，在以RDX为主体的粘结炸药中，加入20%粒径为50nm的超细铝粉，制得的新型复合炸药其爆轰性能、作功能力较含相同比例的微米级铝粉复合炸药有明显提高25-26。Elex含能金属粉末是正在发展的一种新型活性金属粉末。由于硼具有十分高的燃烧热值，显著高于目前固体推进剂中常用的镁、铝的燃烧热，是目前已实际应用的单质组分单位质量热值最高的物质；硼燃烧产物在喷管流动过程中呈气态，减小了两相流损失，流动过程优于镁、铝。但是，硼的点火和燃烧性能较差，而且硼表面的

20、杂质会使推进剂的工艺性能恶化，严重阻碍了硼使用。纳米级硼具有较好的点火和燃烧性能，有利于硼的完全燃烧及能量的充分释放。纳米Cu晶体中存在着大量的孪晶缺陷以及孔洞缺陷，后者主要存在于晶粒边缘以及三叉晶界处，因而能级离散化的纳米Cu与HMX分子中的-CH2和-NO作用，导致HMX分子中C-N键N-N键的键能变弱，促进HMX的单分子分解27。纳米Ni、Cu、Al金属粉对AP热分解具有影响，采用Ni粉可以提高固体推进剂的燃速并降低临界压力，采用Mg粉既可提高火药能量又可改善其点火性能等。纳米Cu对AP的高、低温热分解均表现出明显的催化促进作用，而纳米Ni及Al仅对AP的高温热分解具有催化作用，却使其低

21、温热分解温度有所升高。纳米Ni、Cu复合粉可显著降低AP类推进剂的热分解峰温，表现出显著的催化效果。2.2纳米氧化物催化剂纳米氧化物作为一类有前途的催化剂，包括非金属纳米氧化物和金属纳米氧化物。在含能材料中经常使用的是一元金属氧化物，因比表面积大、催化活性高已获广泛研究。目前，已研究的纳米氧化物包括纳米Fe2O3、PbO、Bi2O3、Cu2O、Cr2O3、CuO、Al2O3、TiO2、SnO2、CeO2和SiO2等。美国Lawrence Livermore 国家实验室的研究人员在多孔的SiO2基材上合成出了含高能炸药RDX或PENT的纳米晶体复合材料28。在复合碳粉发烟剂中添加纳米SiO2有效

22、改善了发烟剂的流动性和分散性，延长了烟幕的留空时间，降低了烟幕粒子的沉降速度，从而大大提高了烟幕的红外遮蔽时间29。美国MACHI公司生产的一种纳米Fe2O3粒径大约为3nm,具有较好的安全性能和抗老化稳定性。纳米级的PbO与普通PbO的相比，催化作用区间向较低压力范围移动，与炭黑协同作用可以提高含推进剂的燃速。纳米TiO2对点火药点火能力有改善作用，能够在一定程度上提高点火药的点火能力，而且在一定范围内对点火能力有所提高30。PbO、Al2O3和TiO2能够大大地催化了HMX的固相分解。Fe2O3、Al2O3、TiO2和SiO2均使7-氨基-6-硝基-4,5-二氧化呋咱(CL-18)热分解的

23、起始反应温度降低、终止反应温度升高；Fe2O3、TiO2和SiO2不仅提高了反应放热量而且使整个反应变得相对平稳，随催化剂含量的增加最大失重速率温度先升高后降低，但CL-18的固态残留物量随催化剂含量的增加却一直减少31。前景与展望 改进N Cs 制备技术是最为基础、关键的环节，预计采用两种甚至两种以上制备技术进行耦合将成为一种新趋势。随着化学和物理等实验技术的发展，肯定还会有新的制备技术、方法问世。至今为止，对某些制备过程中的反应机理仍不是很清楚, 需要尽快建立合理的反应动力学和热力学模型，从而更好地指导NCs 制备。焙烧温度是影响催化剂性能的一个重要因素，从原子水平研究焙烧温度对催化剂结构

24、和性能的影响将有助于更有效地控制N Cs 的烧结，使其性能更符合工业生产的需求。此外，还应该继续加强对催化剂表征技术的研究，因为通过先进的表征手段可以更好地了解催化剂微观结构与其性能之间的关系，在更深层次准确判断活性位置、认知催化反应机理，才有可能更深入地了解催化作用的本质。 在催化剂材料开发方面，以高分子为载体的负载型N Cs 的研究有可能成为开发热点，这是因为：高分子表面化学环境和结构的相对可控性有利于制备高分散度和比表面积很大的纳米催化剂颗粒；高分子链的隔离保护作用及纳米颗粒与高分子载体间的相互作用有利于避免纳米颗粒的脱落和失活；高分子与金属纳米颗粒间以配位键相结合，使得金属纳米颗粒寿命

25、延长，易回收；高分子可以对催化剂的活性中心进行修饰，从而影响其催化性能，即借助独特的高分子效应使催化剂具有较高的催化活性和特殊的选择性。另外，纳米薄膜催化剂、纳米气相催化剂、N Cs 回收及其毒副作用等也都有可能成为今后的重要发展方向。目前的当务之急是应当加强对环保用新型N Cs的研究与开发, 加快对环境污染的防治, 尽快为社会的可持续发展提供化学保障。结束语纳米技术的发展将对石油化工领域的催化材料、润滑油添加剂及石油化工工艺助剂产生重要影响。目前对这方面的研究还处于实验室阶段，离实际应用还有很大的距离，还须解决许多实际问题。(1)用纳米粒子做催化剂如何提高反应速率和催化效率，优化反应途径等方

26、面的研究将是未来催化科学的研究重点。(2)纳米粒子催化剂的稳定性问题，特别是在工业生产上要求催化剂能重复使用，因此催化剂的稳定性尤为重要。在这方面纳米金属离子催化剂目前还不能满足这方面的要求，如何避免纳米金属离子在反应过程中由于温度的升高颗粒长大还有待进一步深入研究。参考文献1 钱伯章.纳米材料在石油化工中的应用进展J. 化工新型材料, 2004,32 (4): 25-28.2 汪 信,陆路德.纳米金属氧化物的制备及应用研究的若干进展J. 无机化学学报, 2000,(2)：213-217.3 蒿凤延,董 波,漆文华. 碳五加氢石油树脂化工废水的处理J. 四川环境, 2004,23 (4):54

27、-56.4 陈香生. 纳米材料及其在石油化工催化剂和添加剂中的应用前景J. 炼油设计, 2001,31(3)：58-611.5 He Y J , Yang B. J Nat Gas Chem , 2004, 13 (3):167.6 张 梅, 陈焕春. 导弹与航天运载技术, 2000,3:11.7 高 红, 赵 勇. 天津化工, 2003,17 (5):14.8 杨咏来,徐恒泳. 材料导报, 2003,17 (2):12.9 刘 冰, 任亭兰. 青岛大学学报, 2000,13 (3):91.10 袁颂东,袁静玲. 湖北工学院学报, 2001,16 (4) :7212 戴 健,温廷琏,吕之奕.

28、醇盐水解法制备的纳米级稳定氧化锆细粉J. 无机材料学报, 1993,8 (1):51-56.13 章天金, 彭芳明, 唐超群，等. 溶胶-凝胶工艺合成ZrO2超微粉末的研究J. 无机材料学报, 1996, 11 (3):435-440.15 刘 渝, 杨 芸. 北京师范大学学报, 2002,38(6):786.16 刘晓红, 徐贤伦. 精细化工, 2003, 20 (12) : 724.17 纪红兵,王乐夫. 高等化学工程学报, 2002,16 (2): 149.18 杜芳林,崔作林. 纳米催化剂活性组分的制备、表征与筛选J. 分子催化, 1997, 11(3):209-211.19 齐道恩.

29、浅析无线局域网的安全技术J. 哈尔滨铁道科技, 2006 (1), 21.20 刘 渝, 杨芸. 负载型催化剂Pt-Al2O3-CeO2的合成和活性研究J. 北京师范大学学报, 2002,38(6):786-789.21 刘磊力,李凤生,谈玲华,等. 纳米N iCu复合粉对AP及AP/HTPB 推进剂热分解的催化作用J. 固体火箭技术, 2007, 30 (1):52-56.22 夏 强, 李疏芬. 超细铝粉在AP /HTPB推进剂中的燃烧研究J. 固体火箭技术, 1994 (4): 35-42.23 谢剑宏. 纳米铝粉燃烧残余物的粒度分析J. 湖北航天科技, 2002( 5):40- 43.

30、25 陈 朗, 张寿齐, 赵玉华. 不同铝粉尺寸含铝炸药加速金属能力的研究J. 爆炸与冲击, 1999,19 (3): 250-255.26 黄 辉,黄 勇, 李尚斌. 含纳米级铝粉的复合炸药研究J. 火炸药学报, 2002(2):1-3.29 周遵宁, 潘功配, 关 华, 等. 纳米SiO2对复合碳粉发烟剂性能的影响J. 含能材料, 2004, 12 (2): 113-115.30 秦志春,陈西武,周 彬,等.纳米TiO2对K1K点火药点火能力的影响J. 含能材料, 2003,11(1): 37-39.31 张 维, 李 杰,李晓萌,等. 纳米燃速催化剂对7-氨基-6-硝基-4,5-二氧化呋

31、咱热分解的影响J.火炸药学报, 2007,27(2): 48-51.英文文献11 Jumping Zhao, Wen hao Fan, Dong Wu, et al.Synthesis of highly stabilized zirconia sols from zirconiumn-propoxide-diglycol systemJ. Journal of Non-Crystalline Solids ,2000, 261: 15-20.Abstract:Highly stable, homogeneous zirconia sols were prepared from zirconi

32、um n-propoxide modified by diglycol (HOCH2CH2OCH2CH2OH). The interaction of diglycol with zirconium n-propoxide was characterized by Fourier transform-infrared(FT-IR) spectroscopy,small angle X-ray scattering (SAXS), thermogravimetric/differential thermal analysis (TG/DTA) and X-ray diffraction (XRD

33、). The enol form of diglycol was observed to chelate with zirconium n-propoxide and then strongly restrain both hydrolysis and condensation. Further, the effects of preparation parameters, such as pH and zirconium n-propoxide concentration, were discussed in detail.14 Carsten Stocker, Alfons Baiker.

34、 Zirconia aerogels: effect of acid-to-alkoxide ratio, alcoholic solvent and supercritical drying methodon structural peopertiesJ. Journal of Non-Crystalline Soldiers, 1998,223:165- 178.Abstract: Zirconia aerogels have been prepared by the solgel method using tetra-n-butoxy zirconium(IV) and acid cat

35、alysis. The nitric acid-to-alkoxide ratio and the alcoholic solvent, as important solgel parameters, were varied. After aging, the solvent entrapped in the solgel products was removed applying two different methods: supercritical drying at high-temperature and low-temperature extraction with supercr

36、itical CO2. Finally, for gel stabilization and removing of organic residues the aerogels were calcined at 573 and 773 K, respectively. The effects of the varied solgel parameters, different supercritical drying methods, and calcination temperature on the structural and textural properties were inves

37、tigated. The aerogels were characterized by means of N2 physisorption, X-ray diffraction, thermal analysis, scanning and transmission electron microscopy. Depending on the kind of alcoholic solvent, nitric acid-to-alkoxide ratio and drying method, the specific surface areas of the mesoporous aerogel

38、s varied from 55 to 205 m2 g1 after calcination in air at 773 K. The aerogels supercritically dried at high-temperature possessed larger pores (1765 nm) and BET surface areas (143205m2g1) compared to the aerogels dried by low temperature extraction (20 nm and 55112 m2g1, respectively). The width of

39、the pore size distribution of all high-temperature supercritically dried gels became smaller with increasing amount of acid. All aerogels dried by low temperature extraction with supercritical CO2 were X-ray amorphous. Upon calcination in air at 773K, the amorphous aerogels crystallized to tetragona

40、l zirconia. The high-temperature supercritically dried aerogels contained predominantly tetragonal zirconia. The fraction of monoclinic ZrO2 shares increased with increasing nitric acid-to-alkoxide ratio, the use of a long-chained branched alcoholic solvent, such as t-butanol, and increasing calcina

41、tion temperature.24 Broussean P.Defense Research Establishment. Matthew D.C1iff Weapons system Division Defense Science and Technology Organization. The effect of ultra fine alumimium powder on the detonation properties of various xp losives. Federal Republic of Germany: Energetic Materials Ignition

42、,Combustion and DetonationC. 32nd International Mnual Conference of ICT, 37-1-37-2,2001.Abstract: Defence Research Establishment Valcartier (DREV) and the Defence Science and Technology Organisation (DSTO) are collaborating to assess the potential of nanometric aluminium powders in explosive composi

43、tions. Various plastic-bonded explosives (PBXs) and TNT-based formulations have been developed to compare ultrafine and conventional micron-sized aluminium. High loadings of ultrafine aluminium have been achieved (20-30 percent) for all formulations, and good casting quality was observed in most cas

44、es. Explosive performance was determined by VoD measurements, plate dent depth tests to obtain an estimate of the relative detonation pressure, and detonation calorimetry to determine the heat of detonation and the composition of the gases27 Kung H, Sanders P.G.Weertman J.R.Transmission electron mic

45、roscopy characterization of nanocrystal line copper transmission electron microscopy R. Advanced Materials of the 21st Century, Julia R.Weertman Symposium,1-5 Nov. Cincinnati,OH,USA, 1999.Abstract: The microstructure and grain boundary structure of nanocrystalline Cu powders and a compact prepared b

46、y the inert-gas condensation technique have been characterized by transmission electron microscopy. The as-prepared particles are round in shape and have no distinct surface facets. Annealing twins (coherent Sigma3 boundaries) have been observed in the as-prepared Cu particles as well as in the comp

47、act. Pores are commonly found at grain boundaries, triple grain junctions and some in the interior of grains in the compact. In addition to twin boundaries, a number of special grain boundaries have been observed. These special grain boundaries have low-index interface planes, and sometimes have mis

48、orientation angles close to coincidence site lattice (CSL) orientations.28 Lawrence Liveermore National Laboratory. Nanoscale Chemistry Yields Better Explosives M. S& TR, 2000:19.Abstract: Adding Nb to ZrCuAl amorphous alloys induces the primary transformation occurring on heating. Nanocrystalline-amorphous composites were produced by annealing Zr70yNbxCu30xAly (X=57.5 and Y=812 at.