原位转化钴基沸石咪唑酯框架作为高效催化剂显著促进高氯酸铵分解

《Applied Materials Today》：In situ transformable Co-ZIF as a high-efficiency catalyst for amplifying ammonium perchlorate decomposition

本研究发现ZIF材料（特别是Co-ZIF）能够通过其高比表面积、富氮配体和独特金属分散结构，在催化高氯酸铵（AP）分解过程中实现催化性能和放热效应的协同提升。研究表明Co-ZIF使AP高温分解峰显著降低171.4°C，活化能（Ea）从301.8 kJ·mol?1降至169.9 kJ·mol?1，同时放热量从888.3 J·g?1提升至2066.8 J·g?1。通过多温阶表征揭示了Co-ZIF在AP热分解过程中的原位热解行为及阶段性催化机制。

　　

Highlight

沸石咪唑酯框架（ZIF）通过其高比表面积、富氮配体和独特金属分散结构，成功解决了高氯酸铵（AP）催化中长期存在的挑战，实现了催化性能和放热效应的同步提升。

材料

六水合硝酸钴（Co(NO₃)₂·6H₂O，分析纯）购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。六水合氯化镍（NiCl₂·6H₂O，分析纯）购自天津丰川化学试剂技术有限公司。六水合硝酸锌（Zn(NO₃)₂·6H₂O，分析纯）和四水合氯化亚铁（FeCl₂·4H₂O，分析纯）由国药集团化学试剂有限公司提供。2-甲基咪唑（C₄H₆N₂，2-MI，分析纯）采购自山东西亚化学工业有限公司。高氯酸铵（AP）由阿拉丁公司提供。实验过程中使用的去离子水均为实验室自制。

材料表征

通过XRD分析研究了合成ZIF材料的结构特性。图1(b)展示了通过室温合成法制备的Ni-ZIF、Fe-ZIF、Zn-ZIF和Co-ZIF的XRD图谱。四种ZIF衍生物均表现出明显的晶体特征，证实了不同结构骨架的形成。由于配位能力较低，Ni-ZIF结晶度较差，在约15°处出现宽衍射峰[30]。Fe-ZIF显示出...

结论

总之，我们系统地研究了富氮配体基Co-ZIF在催化AP热分解过程中的原位分解行为。通过XRD、FT-IR和拉曼光谱对Co-ZIF/AP复合材料在280、290和300°C下的全面表征，成功阐明了Co-ZIF的热解路径及其在AP整体分解过程中的阶段性催化功能。反应动力学计算表明，Co-ZIF能够有效...