Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

THERMOLYS PRODUCTS OF COMPLEX COMPOUNDS AS CATALYSTS OF AMMONIUM PERCHLORATE DECOMPOSITION S. I. Pechenyuk, D. P. Domonov I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre “Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences”, Apatity, Russia Abstract The catalytic activity of thermolysis products of double complex compounds in the decomposition reaction of ammonium perchlorate, has been studied. The products used are mixtures of spinel and central atoms oxides. The temperature decrease of the complete decomposition of NH 4 GO 4 is from 80 to 110 °C. Keywords: thermolysis, ammonium perchlorate, catalysis, double complex compounds. Одним из относительно новых и перспективных способов получения биметаллических катализаторов является термическое разложение двойных комплексных соединений (ДКС), состоящих из комплексного катиона и комплексного аниона различных металлов, особенно VIII группы (Fe, Co, Ni, Pt, Pd и др.) [1]. Ранее нами был подробно изучен синтез и термолиз ДКС 3d-металлов [2, 3], а также получен ряд биметаллических композиций на основе ДКС, катализирующих ряд окислительно-восстановительных реакций (разложение Н2О2 [4], газофазное окисление паров летучих органических соединений и окисление СО [5, 6]). К этому же классу можно отнести реакцию разложения перхлората аммония (ПА), который является важной составляющей композитных твердых топлив. Композитным твердым топливам в настоящее время уделяется очень много внимания из-за их широчайшей применимости в области создания космических двигателей, тактических ракет, газогенераторов для подушек безопасности и генераторов давления и т. д. [7-9]. Поэтому ясно, что термическое разложение ПА является такой модельной реакцией, которая позволяет сравнивать между собой активность многочисленных катализаторов. Например, в работах [7-9] катализаторами разложения ПА являлись наночастицы Cu(OH)2^2Cr(OH)3, CuO и CuCr 2 O 4 , Fe 3 O 4 и C 03 O 4 . Каталитическая активность добавки в этих работах оценивалась величиной снижения температуры начала и температуры полного разложения ПА. В данной работе оценивали каталитическое влияние на разложение ПА продуктов термолиза ДКС оксидной природы. Экспериментальная часть Перхлорат аммония синтезировали согласно методике [10] и подтвердили его индивидуальность методом РФА на дифрактометре “Shimadzu XRD 6000” с использованием базы данных [11]. Образцы катализаторов получали термическим разложением ДКС состава [MiAe][M 2 L 6 ]-wH 2 O, где Mi = Co, Cr; M 2 = Cr, Fe, Co; A = NH 3 , / en — этилендиамин, / ur — мочевина; L — / ox (C 2 O 4 2-); CN-, в атмосфере воздуха (скорость нагрева 10 °С/мин, время выдержки при заданной температуре 1 ч). Удельную поверхность №уД) продуктов термолиза определяли на анализаторе “TriStar II 3020”. Анализ образцов на содержание углерода производили на автоматическом анализаторе “ELTRA CS-2000”. Для определения содержания металлов навески образцов растворяли в смеси кислот. Полученные растворы анализировали атомно-абсорбционным методом на спектрометре ‘^Analyst 400”. Состав образцов вычисляли, исходя из величины остатка от прокаливания и содержания элементов в образце. Условия получения и характеристики катализаторов представлены в табл. 1. Таблица 1 Условия получения и характеристики катализаторов Катализатор ДКС-прекурсор Температура выдержки, °C Фазовый состав по РФА Содержание С, мас. % S* , м2/г I [Co(NH3)6][Cr(ox)3]3H2O 320 Co3O4, 3CoCr2O4 Н/о 56,58 II [Co(NH3)6][Fe(ox)3]2H2O 300 3Co304, 2Fe304, 3CoFe2O4 0,2 52,13 III [Co(en)3][Cr(ox)3]4H2O 350 Co3O4, 3CoCr2O4 Н/о 70,53 IV [Co(en)3][Fe(ox)3]2H2O 450 Со3О4, 3CoFe2O4 0,7 44,81 V [Cr(ur)6][Co(CN)6]3H2O 300 CoCr2O4 Co2CrO4 1,0 63,87 Испытания каталитической активности образцов производили, используя композиции ПА + 1 % катализатора, которые получали путем тщательного растирания и перемешивания соответствующих количеств компонентов. Проводили серии экспериментов по разложению одинаковых навесок композиций при различных 705