مقايسه اثر كاتاليزوري نانو كروميت مس و نانو لوله‌هاي كربني اصلاح شده در تجزيه حرارتي آمونيوم پركلرات

Comparison of Catalytic Effect of Copper Chromite (CuO.Cr2O3) Nanoparticles and Functionalized Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) in Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate

در اين پژوهش، اثر نانو كاتاليزوري كروميت مس ( (CuO.Cr2O3و نانو لوله‌هاي كربني چند ديواره (MWCNTs) اصلاح شده روي رفتار تجزيه حرارتي آمونيوم پركلرات (AP)، با استفاده از كالريمتري پيمايشي تفاضلي (DSC) بررسي شده است. ابتدا، نانو كاتاليزور كروميت مس به روش هم رسوبي معكوس سنتز شد. در روش هم رسوبي معكوس از مواد اوليه نيترات مس سه آبه (Cu(NO3)2.3H2O) و نيترات كروم نه آبه (Cr(NO3)3.9H2O) با نسبت مولي 1 به 2 استفاده، سپس نانو لوله‌هاي كربني چند ديواره، با روش شيميايي اصلاح شده است. قطر تقريبي نانو لوله‌هاي كربني استفاده شده، 20 تا 30 نانومتر و طول آن 5 تا 10 ميكرومتر است. مطالعات فازي با دستگاه الگوي پراش پرتو ايكس (XRD)، پيوندهاي تشكيل شده با دو روش طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FT-IR) و طيف سنجي رامان، و همچنين مشاهده ريز ساختار و اندازه تقريبي نانو ذرات با ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FE-SEM) بررسي شده است. متوسط اندازه بلورهاي كروميت مسnm 18 به دست آمد. نتايج تجزيه حرارتي آمونيم پركلرات در حضور نانو كاتاليزور كروميت مس و نانو لوله‌هاي كربني اصلاح شده نشان داده است كه 3 درصد وزني نانو كاتاليزور، دماي تجزيه حرارتي آمونيوم پركلرات را به اندازه °C 86/94 و °C 49/83 به ترتيب براي كروميت مس و MWCNTs كاهش داده است. در ضمن تغييرات آنتالپي احتراق J g -131/1132 و J g -171/1308به ترتيب براي كروميت مس و MWCNTs به دست آمد.

In this study, the effect of copper chromite (CuO.Cr2O3) nanoparticles and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) as nanocatalysts on the thermal decomposition behavior of ammonium perchlorate (AP) has been investigated using Differential Scanning Calorimetry (DSC). At first, copper chromite (CuO.Cr2O3) nanoparticles were prepared by inverse co-precipitation method. In this method, cupric nitrate trihydrate (Cu(NO3)2.3H2O), and chromium nitrate nona hydrate (Cr(NO3)3.9H2O) with a mole ratio of 1:2 were used. Then, multi-walled carbon nanotubes were modified by a chemical method.The MWCNTs were used with the average approximate diameter of nanotubes varying from 20 to 30 nm and their lengths from 5 to 10 ?m. Phase was studied by X-ray Diffraction Spectroscopy (XRD) and the obtained bonds via two methods of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Raman Spectroscopy. Microstructure observations and size of nanoparticles were determined by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM). The average crystallite size of obtained copper chromite was 18 nm. The results showed that using 3 wt.-% nano catalysts lowered the decomposition temperature of AP to 94.86 °C and 83.5 °C for copper chromite (CuO.Cr2O3) and nano- MWCNTs, respectively. Meanwhile, the total enthalpies, for these two cases, were 1132.31 J g -1 and 1308.71 J g -1 respectively.