MnO2多晶型纳米棒缺陷化学研究：晶界与氧空位对固体推进剂燃速的增强效应

《Applied Nursing Research》：Polymorph?dependent defect chemistry of MnO 2 nanorods: grain boundary and oxygen vacancy effects on burn rate enhancement in solid propellants

本研究系统探讨了α-与β-MnO2纳米棒的晶相依赖性缺陷化学，通过XPS和HRTEM分析揭示β-MnO2因高能晶界界面和丰富表面氧空位而展现优异催化活性。这些结构特征通过调控Mn氧化环境产生不饱和配位点，促进高氯酸铵（AP）分解动力学，最终显著提升复合固体推进剂（CSP）的燃速性能。

　　

亮点

材料

高锰酸钾采购自Nice Chemicals公司，硫酸锰（II）一水合物购自Fischer Scientific公司。所有化学品均未经进一步纯化直接使用。平均粒径为80微米的高氯酸铵（AP）通过高氯酸（Qualigens）与源自Sigma-Aldrich的氢氧化铵溶液反应合成。

MnO₂多晶型的合成

α-MnO₂纳米结构通过优化水热法合成[31]，其中将0.50克KMnO₄和0.21克...

MnO₂多晶型的表征

不同晶相MnO₂纳米棒的P-XRD图谱如图1所示。图1(a)对应于α-MnO₂相，其衍射峰与ICDD卡片编号00–044-0141的参考图谱匹配，证实为具有四方（I4/m）晶体结构的纯α-MnO₂。在2θ = 37.5°处出现一个显著的衍射峰，被指标化为(211)晶面。在...处观察到对应于(310)、(301)、(411)、(600)、(521)和(002)晶面的额外反射。

结论

使用α-和β-MnO₂纳米棒作为催化添加剂，系统评估了AP/Al/HTPB复合推进剂的燃速行为。1重量%和4重量%的添加量均增强了推进剂的第二阶段分解和燃速，证实了MnO₂多晶型对燃烧动力学的强大催化影响。其中，β-MnO₂纳米棒表现出最显著的燃速增强效果，显著优于α-MnO₂。这种卓越的功效源于...