【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单组元推力器领域，具体涉及单组元推力器用高熵氧化物催化剂载体及其制备方法
技术介绍
1、单组元推力器广泛应用于在卫星、火箭，飞船、空间站等航天器上，是卫星和空间站在轨运行最重要的组件之一。传统的单组元推力器以肼为推进剂，但是，由于肼属于极毒物，能完整的经皮肤吸收，对眼睛、肝脏有损害作用，使用中不但会危害地面人员和航天员的身体健康，还会污染环境。目前，二硝酰胺铵(adn)基、硝酸羟胺(han)基等多组分复杂体系推进剂是最有可能代替肼的无毒、无污染、环保友好型推进剂。与肼相比，这类推进剂具备毒性低、饱和蒸汽压低、冰点低、不易燃烧、密度比冲高等优点。这类新燃料已成为21世纪世界各国单组元推进领域的主要研究方向。
2、二硝酰胺铵(adn)基、硝酸羟胺(han)基等多组分复杂体系推进剂可通过催化剂进行催化分解，与单纯热分解相比，催化剂通过降低推进剂分解反应的活化能，大幅度降低推进剂的分解启动温度，从而实现单组元推力器的的低温启动。但是，由于这类推进剂绝热分解温度高达1800℃，而肼类推进剂的绝热分解温度仅为900℃，较高的绝热分解温度很容易使催化剂因载体的高温烧结和转晶而失活。况且，这类推进剂分解过程中产生的强氧化性物种如o2、水蒸汽等也很容易破坏侵蚀催化剂的活性组分和载体，如最常用的氧化铝载体。单组元推力器常用的肼分解催化剂，如ir/al2o3、pt/al2o3、shell405、s405等无法在高温和强氧化腐蚀气氛中使用，发动机热试试验表现为催化剂载体的过度烧结，催化床产生空腔、燃压压降增加、催化剂载体颗粒断
3、高熵氧化物是近年来无机非金属材料领域重要突破和研究热点。高熵氧化物是一类由等摩尔比或近摩尔比的五种或五种以上金属元素氧化物构成，或构型熵大于1.5r的单相“多组分”化合物。高熵氧化物具有高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和鸡尾酒效应等独特的物理化学性能。在熵稳定自发驱动下，该类材料具备高的热和化学稳定性。况且，宽泛的元素选择范围和各元素的的协同作用使该类材料具备可调电子和几何结构，能大幅度提升催化剂载体材料的性能，改善催化剂的活性，是最有希望按需设计催化剂载体材料的技术手段。
4、自2015年首次报道以来，高熵氧化物材料已开始应用于环保催化、石油化工、煤化工、电化学及燃料电池领域。如专利cn107930637a公开了一种应用于环境催化领域的稀土基含铁高熵固溶体催化剂及其制备方法；专利cn113559879a公开了一种适用于不饱和有机酸的选择性加氢的耐腐蚀型高熵合金纳米催化剂；专利cn114618520a公开了一种高熵氧化物负载ru催化合成丙酸甲酯的方法；专利cn116078393a公开一种过渡金属负载型高熵氧化物低温甲烷干重整催化剂及其制备方法与应用；专利cn116334688a公开了一种复合水电解催化剂及制备方法与应用；专利cn116722161a公开了应用于燃料电池领域的一种担载型高熵pt基有序合金催化剂及其制备方法。目前，据可检索到文献和专利，还没有高熵氧化物应用单组元推力器催化剂领域的报道。
5、高熵氧化物的制备方法有机械化学法、共沉淀法、溶胶凝胶法、络合水热法、模板法和快速加热法，这些方法大都涉及到高温反应，存在能耗高、工艺复杂、容易产生相偏析和相分离，无法制备得均相的高熵氧化物等问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供以一种单组元推力器用高熵氧化物催化剂载体，解决了单组元催化剂载体颗粒在高温工况下的热和化学稳定性问题。
2、本专利技术还提供以一种单组元推力器用高熵氧化物催化剂载体得制备方法，通过复盐离子的络合、喷雾干燥和滚球造粒解决高熵氧化物制备中的相偏析、相分离和成型难题，制备出了均相的高熵氧化物载体颗粒。
3、本专利技术提供以下技术方案。
4、一种单组元推力器用催化剂载体，所述载体为高熵氧化物；所述高熵氧化物由铝元素氧化物、硅元素氧化物，碱土元素氧化物、稀土元素氧化物、过渡金属元素氧化物组成。
5、所述碱土元素选自mg、ca、sr、ba中的一种或二种以上，所述稀土元素选自la、ce、pr、nd、sm、eu、lu中的一种或二种以上，所述过渡金属元素选自ti、zr、mo、w中的一种或二种以上。
6、所述高熵氧化物中除氧之外的各元素间按0.95-1.05：0.95-1.05的摩尔比组成，优选等摩尔比组成。
7、所述单组元推力器用催化剂载体的制备方法，包括如下步骤：
8、s1；按除氧之外的各元素间所需摩尔比称取各元素的可溶性盐，配制澄清透明的复盐水溶液，以全部可溶性盐的总质量计，所配复盐溶液的总浓度为5～20％wt；
9、s2：向步骤s1得到的复盐溶液中加入络合剂和分散剂，混合均匀后得喷雾干燥前驱液；以溶液的总质量计，络合剂的加入量分别为1～5％wt，分散剂的加入量为0.5～2.5％wt；
10、s3：将步骤s2得到的喷雾干燥前驱液通过喷雾干燥仪进行喷雾干燥，控制入口温度为150～270℃，出口温度为110～150℃，进料速度为2.5～9.5ml/min，干燥室内压差为30～55pa，干燥气体流量为300-800l/h；
11、s4:将喷雾干燥后的微粉与成型粘结剂混合，进行转动成型，转盘转速30～70rpm，转盘倾角10～30°，转盘成型得到的颗粒粒径8～40目；
12、s5：将转动成型法制备的球形颗粒在空气气氛中进行焙烧，控制焙烧温度为500～700℃，得高熵氧化物载体颗粒。
13、步骤s1中铝元素的可溶性盐为硝酸铝；硅元素的可溶性盐为正硅酸乙酯；碱土元素的可溶性盐选自碱土元素的硝酸盐和醋酸盐中的一种或二种以上；稀土元素可溶性盐选自稀土元素的硝酸盐；过渡金属的可溶液盐选自四氯化钛、硫酸氧钛、硝酸锆、钼酸铵、钨酸铵和仲钨酸铵中的一种或二种以上。
14、步骤s2中所述络合剂选自聚乙烯醇、聚丙烯醇、柠檬酸、乙二胺四乙酸中的一种或二种以上，所述分散剂为聚乙二醇、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或二种以上。
15、步骤s 3中所述成型粘结剂为水或酸性铝溶胶水溶液，
16、当采用酸性铝溶胶水溶液时，s1铝元素可溶性盐与酸性铝溶胶中铝元素量之和为产物中所需铝元素量；
17、铝溶胶的中固含量为5-15％，硝酸浓度为2-7％；
18、焙烧时间1-10小时。
19、所述单组元推力器用催化剂载体在单组元推力器用催化剂中的应用。
20、所述单组元推力器使用单组元推进剂，优选adn(二硝酰胺铵)基、han(硝酸羟胺)基等多组分复杂体系无毒推进剂中的一种或二种以上；
21、催化剂的活性组分为ru、ir、pt中的一种或二种以上，其质量负载量5-30本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单组元推力器用催化剂载体，其特征在于，所述载体为高熵氧化物；所述高熵氧化物由铝元素氧化物、硅元素氧化物，碱土元素氧化物、稀土元素氧化物、过渡金属元素氧化物组成。
2.如权利要求1所述载体，其特征在于，所述碱土元素选自Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或二种以上，所述稀土元素选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Lu中的一种或二种以上，所述过渡金属元素选自Ti、Zr、Mo、W中的一种或二种以上。
3.如权利要求1所述载体，其特征在于，所述高熵氧化物中除氧之外的各元素间按0.95-1.05：0.95-1.05的摩尔比组成，优选等摩尔比组成。
4.一种权利要求1-3任一所述单组元推力器用催化剂载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述载体制备方法，其特征在于，步骤S1中铝元素的可溶性盐为硝酸铝；硅元素的可溶性盐为正硅酸乙酯；碱土元素的可溶性盐选自碱土元素的硝酸盐和醋酸盐中的一种或二种以上；稀土元素可溶性盐选自稀土元素的硝酸盐；过渡金属的可溶液盐选自四氯化钛、硫酸氧钛、硝酸锆、钼酸铵、钨酸铵和仲钨酸铵中的一种或二
6.如权利要求4所述载体制备方法，其特征在于，步骤S2中所述络合剂选自聚乙烯醇、聚丙烯醇、柠檬酸、乙二胺四乙酸中的一种或二种以上，所述分散剂为聚乙二醇、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或二种以上。
7.如权利要求4所述载体制备方法，其特征在于，
8.一种权利要求1-3任一所述单组元推力器用催化剂载体在单组元推力器用催化剂中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述单组元推力器使用单组元推进剂，优选ADN(二硝酰胺铵)基、HAN(硝酸羟胺)基等多组分复杂体系无毒推进剂中的一种或二种以上；
...【技术特征摘要】
1.一种单组元推力器用催化剂载体，其特征在于，所述载体为高熵氧化物；所述高熵氧化物由铝元素氧化物、硅元素氧化物，碱土元素氧化物、稀土元素氧化物、过渡金属元素氧化物组成。
2.如权利要求1所述载体，其特征在于，所述碱土元素选自mg、ca、sr、ba中的一种或二种以上，所述稀土元素选自la、ce、pr、nd、sm、eu、lu中的一种或二种以上，所述过渡金属元素选自ti、zr、mo、w中的一种或二种以上。
3.如权利要求1所述载体，其特征在于，所述高熵氧化物中除氧之外的各元素间按0.95-1.05：0.95-1.05的摩尔比组成，优选等摩尔比组成。
4.一种权利要求1-3任一所述单组元推力器用催化剂载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述载体制备方法，其特征在于，步骤s1中铝元素的可溶性盐为硝酸铝；硅元...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴合进，王晓东，田鸣，张万生，尹颖华，冯璐，孙成祖，牟文庆，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。