微米级铝粉负载铁单原子燃烧催化剂的可控制备及其性能研究

摘要

为提高微米级铝粉的燃烧效率及其对含能分子的催化性能，基于化学气相转移（CVT）方法，制备了微米级铝粉负载铁单原子的催化剂Fe₁/Al。采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）、球差校正扫描透射电子显微镜（AC-STEM）、X射线吸收精细结构谱（XAFS）及X射线光电子能谱（XPS）等对单原子催化剂的负载量、结构和理化性质进行了表征。通过同步热分析（TG-DSC）对比了CVT方法改性前后材料的热反应性能，并研究了系列材料对1,1′-二羟基-5,5′-联四唑羟胺盐（TKX-50）的催化分解性能。结果表明：基于CVT法制备的催化剂表面铁物种呈现出原子级别的高度分散，使用CVT法可在铁单原子含量及催化剂产量等方面实现可控制备；系列单原子催化剂的热反应性能及其对TKX-50的热催化分解性能较未改性铝粉均表现出显著提升，其中铁负载量（质量分数）为5.0%的Fe₁/Al对TKX-50具有最佳催化效果，热催化分解两阶段的反应峰值温度较未改性铝粉降低了19.3℃和39.1℃。该研究实现了铝粉为载体的单原子燃烧催化剂的可控制备，为微米级铝粉的改性提供了新的方法和思路。

关键词

微米级铝粉 / 单原子催化剂 / 化学气相转移 / 可控制备 / TKX-50

基金资助

国防科技重点实验室基金资助项目(2022-JCJQ-LB-037)