MOFs催化高氯酸铵分解的数字化实验设计

摘要

高氯酸铵(AP)是固体火箭推进剂的关键原材料，其热分解行为会直接影响推进剂的燃烧性能。金属有机框架(MOFs)作为目前催化领域的研究热点之一，对于改善AP热分解性能具有巨大潜力。在本科阶段引入航天关键材料AP和化学学科前沿材料MOFs的相关教学实验有助于培养学生的科研兴趣和实践技能，还能将航天强国思政元素隐性融入教学过程。但AP作为含能材料具有易爆炸等安全风险，制备MOFs所使用的溶剂热法反应过程高压，在实际操作中存在安全风险且反应时间过长。基于上述背景，本实验采用虚拟仿真以及机器学习进行实验模拟，设计了拉瓦锡研究院骨架材料(MIL)-101(Fe)的合成和利用差示扫描量热仪(DSC)测试MIL-101(Fe)催化AP热分解效果两部分内容。该数字化实验能在安全的实验条件下，带领同学们认识AP与MOFs材料，实现传授知识、培养能力和塑造价值观相统一的教学目标。

关键词

高氯酸铵 / 固体火箭推进剂 / 金属有机框架(MOFs) / 机器学习 / 虚拟仿真