MOFs催化高氯酸铵分解的数字化实验设计

鲁智灿 李俊宇 黄子君 曾子艺 黄驰 龚楚清 钟亚兰

引用本文: 鲁智灿, 李俊宇, 黄子君, 曾子艺, 黄驰, 龚楚清, 钟亚兰. MOFs催化高氯酸铵分解的数字化实验设计[J]. 大学化学, 2026, 41(1): 133-143. doi: 10.12461/PKU.DXHX202506017 shu
Citation:  Zhican Lu,  Junyu Li,  Zijun Huang,  Ziyi Zeng,  Chi Huang,  Chuqing Gong,  Yalan Zhong. Digital Experimental Design of Decomposition of Ammonium Perchlorate Catalyzed by MOFs[J]. University Chemistry, 2026, 41(1): 133-143. doi: 10.12461/PKU.DXHX202506017 shu

MOFs催化高氯酸铵分解的数字化实验设计

    通讯作者: 龚楚清,E-mail:gongcq@whu.edu.cn; 钟亚兰,E-mail:ylzhong@whu.edu.cn
  • 基金项目:

    拔尖计划2.0 重点研究课题(20211042, 20251011)

摘要: 高氯酸铵(AP)是固体火箭推进剂的关键原材料,其热分解行为会直接影响推进剂的燃烧性能。金属有机框架(MOFs)作为目前催化领域的研究热点之一,对于改善AP热分解性能具有巨大潜力。在本科阶段引入航天关键材料AP和化学学科前沿材料MOFs的相关教学实验有助于培养学生的科研兴趣和实践技能,还能将航天强国思政元素隐性融入教学过程。但AP作为含能材料具有易爆炸等安全风险,制备MOFs所使用的溶剂热法反应过程高压,在实际操作中存在安全风险且反应时间过长。基于上述背景,本实验采用虚拟仿真以及机器学习进行实验模拟,设计了拉瓦锡研究院骨架材料(MIL)-101(Fe)的合成和利用差示扫描量热仪(DSC)测试MIL-101(Fe)催化AP热分解效果两部分内容。该数字化实验能在安全的实验条件下,带领同学们认识AP与MOFs材料,实现传授知识、培养能力和塑造价值观相统一的教学目标。

English

    1. [1]

      2021中国的航天. [2024-9-19]. https://www.gov.cn/zhengce/2022-01/28/content_5670920.htm

    2. [2]

      赵凤起, 仪建华, 安亭, 汪营磊, 洪伟良. 固体推进剂燃烧催化剂. 北京: 国防工业出版社, 2016.

    3. [3]

      Zhu, X.; Xu, J.; Ling, G.; Zhang, P. Chem. Soc. Rev. 2023, 19, 7549.Zhu, X.; Xu, J.; Ling, G.; Zhang, P. Chem. Soc. Rev. 2023, 19, 7549.

    4. [4]

      Ye, J. H.; Liu, H.; Feng, M.; Ma, Q.; Wang, B. Adv. Funct. Mater. 2024, 34 (43), 2304773.Ye, J. H.; Liu, H.; Feng, M.; Ma, Q.; Wang, B. Adv. Funct. Mater. 2024, 34 (43), 2304773.

    5. [5]

      Zhang, X.; Chen, A.; Zhong, M.; Zhang, Z.; Zhang, X.; Zhou, Z.; Bu, X. H. Electrochem. Energy Rev. 2019, 2, 29.Zhang, X.; Chen, A.; Zhong, M.; Zhang, Z.; Zhang, X.; Zhou, Z.; Bu, X. H. Electrochem. Energy Rev. 2019, 2, 29.

    6. [6]

      杨万群, 杨凯萍, 柯玉萍. 大学化学, 2015, 30 (1), 49.

    7. [7]

      陈晓欣, 王玉, 王雅蓉. 大学化学, 2013, 28 (3), 47.

    8. [8]

      Li, L.; Miao, L.; Zhang, Z.; Pu, X.; Feng, Q.; Yanagisawa, K.; Fan, Y.; Fan, M.; Wen, P.; Hu, D. J. Mater. Chem. A 2019, 7 (27), 16046.Li, L.; Miao, L.; Zhang, Z.; Pu, X.; Feng, Q.; Yanagisawa, K.; Fan, Y.; Fan, M.; Wen, P.; Hu, D. J. Mater. Chem. A 2019, 7 (27), 16046.

    9. [9]

      Tang, K. B.; Qian, Y. T.; Zeng, J. H.; Yang, X. G. Adv. Mater. 2003, 15 (5), 448.Tang, K. B.; Qian, Y. T.; Zeng, J. H.; Yang, X. G. Adv. Mater. 2003, 15 (5), 448.

    10. [10]

      Singh, S.; Kim, S.; Jeon, W.; Dhakal, K. P.; Kim, J.; Baik, S. Carbon 2019, 153, 164.Singh, S.; Kim, S.; Jeon, W.; Dhakal, K. P.; Kim, J.; Baik, S. Carbon 2019, 153, 164.

    11. [11]

      Luo, Y.; Bag, S.; Zaremba, O.; Cierpka, A.; Andreo, J.; Wuttke, S.; Friederich, P.; Tsotsalas, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61 (19), e202200242.Luo, Y.; Bag, S.; Zaremba, O.; Cierpka, A.; Andreo, J.; Wuttke, S.; Friederich, P.; Tsotsalas, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61 (19), e202200242.

    12. [12]

      Lin, J.; Liu, Z.; Guo, Y.; Wang, S.; Tao, Z.; Xue, X.; Li, R.; Feng, S.; Wang, L.; Liu, J.; et al. Nano Today 2023, 49, 101802.Lin, J.; Liu, Z.; Guo, Y.; Wang, S.; Tao, Z.; Xue, X.; Li, R.; Feng, S.; Wang, L.; Liu, J.; et al. Nano Today 2023, 49, 101802.

    13. [13]

      Férey, G.; Mellot-Draznieks, C.; Serre, C.; Millange, F.; Dutour, J.; Surblé, S.; Margiolaki, I. Science 2005, 309 (5743), 2040.Férey, G.; Mellot-Draznieks, C.; Serre, C.; Millange, F.; Dutour, J.; Surblé, S.; Margiolaki, I. Science 2005, 309 (5743), 2040.

    14. [14]

      Zorainy, M. Y.; Alalm, M. G.; Kaliaguine, S.; Boffito, D. C. J. Mater. Chem. A 2021, 9 (39), 22159.Zorainy, M. Y.; Alalm, M. G.; Kaliaguine, S.; Boffito, D. C. J. Mater. Chem. A 2021, 9 (39), 22159.

    15. [15]

      泮甜甜, 王永强, 刘芳, 赵朝成, 郑秋雨. 材料研究与应用, 2021, 15 (4), 414.

    16. [16]

      张霞, 王卓鹏, 韩义德, 徐君莉,吴俊标, 王心姣. 无机材料结构与性能表征方法. 北京: 冶金工业出版社, 2020.

    17. [17]

      刘子如, 阴翠梅, 孔扬辉, 赵凤起, 罗阳, 向海. 含能材料, 2000, 8 (2), 75.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  35
  • HTML全文浏览量:  12
文章相关
  • 发布日期:  2025-11-19
  • 收稿日期:  2025-06-03
  • 修回日期:  2025-10-13
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章