這里，通過真空冷凍干燥法合成制備了GO/Fe2O3 納米復合材料，用于熱 分解高氯酸銨 (AP) 。一系列表征結(jié)果表明，冷凍干燥處理后的 GO 與原始 GO 一致。透射電子顯微鏡 (TEM) 和掃描電子顯微鏡 (SEM) 分析顯示，氧化鐵納米顆粒錨定在GO片之間。探究了Fe2O3: GO不同比例下對AP的催化作用，其中3 wt% GO/Fe2O3納米復合材料相對于純AP，對應的AP熱分解溫度大大降低。采用第一性原理計算闡述了協(xié)同效應，結(jié)果表明，催化劑中石墨烯的存在，可以降低AP熱分解反應期間的活化能壘（約 17% ）以增強催化效果。
Figure 1. (a) Fe2O3 和 GO/Fe2O3 納米復合材料的 XRD 譜，(b) 冷凍干燥后GO和原始 GO 的 XRD 譜。(c) 原始 GO 和樣品1的 FT-IR 光譜，(d) 樣品2至樣品5的 FT-IR 光譜。
Figure 2. GO /Fe2O3 雜化物的(a) 制備和結(jié)構(gòu)示意圖。(b) Fe2O3的HRTEM 圖像，(c) Fe2O3 納米粒子的尺寸分布。(d) 樣品的掃描電鏡圖像，(e) 樣品1的 HRTEM 圖像。
Figure 3. (a) 含和不含 GO/Fe2O3 納米復合材料的 AP 熱分解的 DSC 曲線； (b) 放熱過程中有和沒有催化劑的 AP 分解情況。
Figure 4．(a) AP 分解為 NH3 和 HClO4 的反應曲線。(b) 不同催化劑之間的比較。(c) 石墨烯涉及的反應過程示意圖。(d) 不含石墨烯的反應過程示意圖。
該研究工作由清華大學Haiyan Zhao課題組于2021年發(fā)表在Langmuir期刊上。原文：Graphene Oxide/Fe2O3 Nanocomposite as an Efficient Catalyst for Thermal Decomposition of Ammonium Perchlorate via the VacuumFreeze-Drying Method。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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