Langmuir ：壳聚糖-铅复合碳气凝胶的制备及其对高氯酸铵的催化热分解性能

我团队在《Langmuir》(中科院2区，影响因子4.33）发表了题为“Preparation of a Chitosan-Lead Composite Carbon Aerogel and Its Catalytic Thermal Decomposition Performance on Ammonium

Perchlorate”的研究论文。该成果由环境友好能源材料国家重点实验室完成，我团队硕士研究生颜雨洁为第一作者，金波教授为通讯作者，西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室为第一通讯单位。

【研究背景】

近几十年来，催化剂在催化AP领域中的应用得到了广泛的研究，如金属氧化物、金属颗粒、金属基复合材料和碳纳米材料等。本文选择Pb（II）作为催化剂：铅金属具有良好的配位能力，容易与多功能基团螯合形成盐。铅盐作为固体推进系统中的活性催化剂，对推进剂的燃烧速率和性能有积极的影响。而金属元素由于其高表面能，具有较大的局限性，容易导致团聚，催化活性低，对AP热分解的催化效果有很大影响。目前，各种金属?有机框架和生物质材料被广泛用作分散金属颗粒的分散剂，但金属?有机框架仅限于更复杂的制备过程和较高的制备成本。在此，我们倾向于使用生物质材料作为载体，由于其成本低、可用性高和来源多，被广泛认为是各种领域的理想候选材料。

【工作简介】

本工作以壳聚糖（CS）为碳前驱体，通过离子交联和高温碳化法制备了壳聚糖铅（CS-Pb）碳气凝胶。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、x射线衍射法（XRD）和x射线光电子能谱法（XPS）对所获得的碳气凝胶进行了表征。所得的气凝胶具有三维结构和较大的表面积，可以有效地防止金属的团聚现象。采用差分热分析（DTA）分析了碳气凝胶对高氯酸铵（AP）的催化性能。结果表明，CS-Pb碳气凝胶使AP热解的峰值温度从703.9降低到627.7 K。根据基辛格法计算，AP分解的Ea降低了约27.2 kJ/mol。采用?Walle?小泽（FWO）和基辛格?wala（FWO）方法分析了不同升温速率下的TG数据，并计算了AP和AP+CS-Pb-3.5的活化能。在转换度(α)为0.1和0.9之间，两种等转换法得到的Ea值相似，且具有一定的匹配性。同时，这两种等转换方法也证实了基辛格的计算结果。最后，利用热重质谱（TG-MS）实时监测AP+CS-Pb-3.5系统热分解过程中气体产生的情况。

文章连接：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c00994