綠色新能源鋁-水基燃料燃燒特性研究和綠色生物質材料的制備.pdf

1、發(fā)展綠色環(huán)保新能源和新材料技術是當今化學研究的一大任務，而“綠色新能源、環(huán)保新材料”這類新興產業(yè)也將成為我國下一輪經濟發(fā)展的新引擎。
　　 鋁/水(A1/H20)基燃料是一種采用金屬鋁作為燃燒劑，水作為氧化劑的新型高能燃料，具有可觀的能量密度。另外，由于其燃燒產物污染非常小，它也是一種新概念的綠色環(huán)保型燃料。
　　 生物質作為可再生資源由于其生物降解性和具有在某些領域能夠替代石油化學產品的特性而日益引入注目。纖維素和殼聚

2、糖是生物質的主要組成部分，也是世界上儲量最豐富的兩類生物質高聚物原料，以纖維素和殼聚糖制備各類具有環(huán)境友好性和生物適應性的高強度的綠色材料已成為研究者關注的熱點。
　　 本論文由兩大部分組成。第一部分為新型漿態(tài)鋁/水基燃料的主要組分對燃燒特性的影響，分析了粘合劑聚丙烯酰胺促進燃料燃燒的機理。考察了高能氧化劑六硝基六氮雜異戊茲烷(CL-20)和奧克托金(HMX)、納米非晶態(tài)B-Co合金助燃劑、添加劑MMA等對鋁/水燃料燃燒性能的影

3、響。此外，對聚丙烯酰胺水溶液在300℃，450℃、600℃時的閃速裂解機理也進行了詳細探討。第二部分是生物質類材料的制備及其功能性質的表征。本論文成功制各出纖維素/氧化石墨復合材料、殼聚糖/氧化石墨復合材料以及全纖維素薄膜材料，并對材料的結構進行了分析，對其特殊性能進行了測試。
　　 通過上述研究，本論文得到了如下的研究結果：
　　 (1)對鋁/水基燃料和生物質材料的研究進展進行了綜述--闡述了鋁/水基燃料的基本性質、燃

4、燒特性、提高燃料燃燒性能的方法以及生物質材料的結構性質和處理方法等。
　　 (2)研究了在氬氣和空氣環(huán)境中，鋁/水基燃料的燃燒行為。實驗結果表明，粘合劑聚丙烯酰胺和助燃劑納米B-Co合金粉的加入，可以顯著改善燃料燃燒性能；加入高能氧化劑HMX比加入CL-20更有利于燃料燃燒溫度的提高。
　　 (3)對聚丙烯酰胺水溶液的閃速裂解生成物進行了離線GC/MS檢測分析，提出了其裂解的機理，指出產物中的很多易燃物質是促進鋁/水基燃

5、料點火和持續(xù)燃燒的主要原因。
　　 (4)以堿性水溶液為溶劑，成功制備出纖維素/氧化石墨復合膜和絲質材料。該方法操作過程簡單，用料低廉，可以說是一種制各纖維素/氧化石墨復合材料的綠色的方法。在氧化石墨含量低于7.5 wt％的復合物中，氧化石墨作為填充劑通過插層復合與纖維素基質均勻混合，界面間結合緊密，氧化石墨通過氫鍵作用與纖維素鏈聯(lián)接起來，提高了復合材料的力學性能。此外，復合材料比純纖維素材料在耐熱性方面有很大的提高，在較高溫度

6、下復合材料仍然有良好的機械強度。
　　 (5)采用醋酸水溶液為溶劑，制備了殼聚糖/氧化石墨復合膜和水凝膠。研究發(fā)現(xiàn)無論是處于干態(tài)還是濕態(tài)的復合材料，其力學性能均有大幅度的提高，并復合材料具有良好的抗水溶脹性能。
　　 (6)以普通的濾紙為原料，采用新發(fā)現(xiàn)的綠色纖維素溶劑--PEG/NaOH為溶劑體系，通過對濾紙選擇性溶解再填充壓膜的處理方法制備出全纖維素薄膜。由于基質和填充材料均是濾紙纖維素，所制備的全纖維素具有很好的界