بررسي رفتار كاتاليستي CuCr2O4@3D-GFs در تجزيه گرمايي آمونيوم پركلرات

Investigation of Catalytic Behavior of CuCr2O4@3D-GFs on Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate

از آن جايي كه تمايل به كلوخه اي شدن در نانو ذرات باعث كاهش فعاليت كاتاليزوري آن ها در پيشرانه ها مي شود، بنابراين يك روش براي جلوگيري از تجمع و حفظ فعاليت كاتاليزوري نانو ذرات، بارگذاري آن ها روي بستر مي باشد. گرافن سه بعدي داراي سطح ويژه بالا و ساختار متخلخل مي باشد. همچنين، گرافن سه بعدي يك بستر كارآمد براي رشد و اتصال نانو ذرات با ميزان بارگذاري بال و پراكندگي بهتر مي باشد. در اين كار، ابتدا نانو ذرات اسپينل كروميت مس و نانوكامپوزيت كروميت مس/گرافن سه بعدي (CuCr2O4@3D-GFs) سنتز گرديد. سپس به منظور مشخصه يابي آن ها آناليزهاي XRD و FESEM و TG انجام شد. نانوذرات اسپينل كروميت مس و نانوكامپوزيت CuCr2O4@3D-GFs تهيه شده به عنوان كاتاليزور در فرآيند تجزيه گرمايي آمونيوم پركلرات (AP) استفاده شدند و تاثير كاتاليستي آن ها با آزمايش هاي DSC و TGA بررسي شد. نتايج تجزيه گرمايي AP در حضور 4%وزني نانوذرات اسپينل كروميت مس و %2 و 4% وزني نانوكامپوزيتCuCr2O4@3D-GFs تهيه شده با روش حلال-ضدحلال نشان داد كه دو پيك گرمازاي AP به يك پيك گرمازا تبديل شد و پيك تجزيه دما بالاي AP به ترتيب در دماي 348، 332 و °C 321 ظاهر شد.

Since Nanoparticles (NPs) tend to agglomerate, their catalytic activities decrease during propellant operation. Therefore, loading the nanoparticles onto the support is a general method to prevent the agglomeration and maintain the catalytic activities of the nanoparticles. Three dimensional (3D) graphene has high surface area and porous structure. Furthermore, 3D-graphene is an efficient support to grow and anchor NPs with high loading and better dispersity. In this study, firstly CuCr2O4 spinel NPs and CuCr2O4@3D-GFs nanocomposite were synthesized. Then, the structure and particles size were determined by XRD, FESEM and TGA. The as-prepared CuCr2O4 NPs and CuCr2O4@3D-GFs nanocomposite were used as a promising catalyst for the thermal decomposition of ammonium perchlorate (AP) and their catalytic performance was investigated by differential scanning calorimetry and thermal gravimetric analysis (DSC/TGA). Thermal decomposition of AP in the presence 4 wt % CuCr2O4 NPs and 2 and 4 wt % CuCr2O4@3D-GFs nanocomposite prepared by solventantisolvent method showed that two exothermic peaks of AP merges into one peak and high-temperature decomposition appeared at 348, 332 and 321°C, respectively.