含能材料在军事和工业领域至关重要，但是应用过程需要的高能与运输储存过程要求的安全性是互相矛盾的。因此，开发既具有高能量密度又具有低感度（钝感）特性的含能材料，成为了研究的焦点。研究指出，碳材料，以其大比表面积、高化学稳定性和优异的导热性能，能提升含能材料的能量效率、降低感度，并增强破坏力，显示出在该领域的重要应用潜力。
1. 以芹菜为原料通过热解方式制备了生物碳及其复合物样品，研究了样品对固体推进剂主要组分（高氯酸铵、奥克托金和黑索金）的热分解行为的影响；2. 6个生物碳样品与高氯酸铵、黑索金混合后，均使其放热量增加，其中QC@Bi-450+AP混合样品放热量达到了3344 J/g；3. 为应用生物碳作为功能助剂调节含能材料的性能方面的研究和应用提供了指导。
1.2.2 加Fe盐芹菜生物碳的制备
1.2.3 加Bi盐芹菜生物碳的制备
称取8.5 g芹菜粉末和17 g铋酸钠混匀，在马弗炉450 °C烧4 h冷却至室温后，样品命名为QC@Bi-450。用QC@Bi-450样品制取样品QC@Bi-760，方法与制取样品QC@Fe-760。1.2.4 加Fe粉芹菜生物碳的制备
将QC-760和还原铁粉按质量比1:1混合，该样品标记为QC@Fe0-760。2.1 IR分析
图1是样品QC、QC-760、QC@Fe0-760、QC@Fe-760和QC@Bi-760的红外光谱，在QC的红外光谱中，在3333 cm-1附近有一个强度大的宽吸收峰，这个应该是QC样品中O-H和N-H键的振动峰重叠产生的大峰。
2.2 XRD图谱分析
生物碳样品的XRD如图2所示，其中图2a是QC-760样品的XRD图，在21 °处没有出现无定形碳的特征峰，而在27 °和48 °处出现两个尖峰，分别对应石墨(002)和(100)的信号锋[30]。
2.3 SEM分析
生物碳样品的SEM如图3所示，其中图3a和3b是样品QC的SEM图，从图中可以看出，QC形状规则，表面光滑。图3c和3d是样品QC-760的SEM图，从图中可以看出，经过高温热解后，样品QC-760相比QC表面不再光滑，在其表面出现了很多孔洞，这些孔基本在微米级的范围，属于大孔。
2.4 BET分析
图4呈现的是材料的吸脱附曲线以及孔径分布图。由图4a可知，样品QC-760吸脱附等温线介于I型和IV型之间，在相对压力较低时，吸附量迅速上升，反映了吸附剂的微孔填充；在相对压力为0.4~1.0 nm的范围内存在一个吸附回滞环，该回滞等温线没有明显的饱和吸附平台，属于H4型回滞环，表示孔结构很不规整，也说明QC-760中出现毛细凝聚的体系，其属于介孔和微孔的复合结构。
2.5 样品对AP、HMX和RDX热分解行为的影响
2.5.1 制样
为了评价芹菜生物碳样品对固体推进剂主要组分(AP、HMX和RDX)的放热分解过程是否有催化效应，利用DSC测试了芹菜生物碳样品对AP、HMX和RDX放热分解过程的影响。在N2气氛下，芹菜生物碳样品与AP、HMX和RDX分别机械混合制样，制样过程中所涉及的比例均为质量比，DSC测试样品量约1.0 mg左右，升温速率均为10 °C/min。2.5.2 样品对AP热分解行为的影响
图5是纯AP和AP中加入芹菜生物碳样品的DSC图。由图5a可以看出，纯AP在242 °C处的有一个尖锐吸热峰，该峰属于AP在升温过程中由斜方晶型转化为立方晶型。
2.5.3 样品对HMX热分解行为的影响
图6是纯HMX和HMX中加入芹菜生物碳样品的DSC图。如图6a所示，HMX在198 °C和281 °C处有两个吸热峰；第1个吸热峰属于HMX的晶型转换，第2个吸热峰应该是HMX的熔化吸热过程，但是HMX熔化过程与其放热分解过程互相重叠，因此HMX吸热熔化峰没有完整呈现[35]。HMX的放热分解过程始于282 °C，峰温是286 °C，在此过程中放热量约为1136 J/g。
2.5.4 样品对RDX热分解行为的影响
图7是纯RDX和RDX中加入芹菜生物碳样品后的DSC图。如图7a所示，纯RDX在205 °C处的尖锐吸热峰属于RDX的熔化过程；在218 °C和257 °C之间出现的放热峰属于RDX的分解过程[35]，在此过程中放热量约为888 J/g。
2.6 样品的吸附性能
研究了样品(QC-760、QC@Bi-760和QC@Fe-760)对罗丹明B的吸附性能，结果表明，随着震荡时间的增加，加入QC@Bi-760和QC@Fe-760样品后，罗丹明B水溶液的吸光度基本无变化。说明由于负载了铁和铋的化合物，使生物碳样品失去了吸附能力。3.1 以芹菜为原料，制备了6个生物质碳及其复合材料，期望得到具有催化和吸附性能的双功能生物碳材料。
3.2 通过对样品进行红外、紫外、DSC、XRD以及BET等分析发现：QC-760相对于芹菜粉末，其比表面积增加了17倍；QC@Fe0-760孔道有效的吸附了铁粉。QC@Fe-760样品中四氧化三铁颗粒均匀吸附的样品表面；QC@Bi-760样品表面的Bi盐及其分解产物大部分被清洗掉了，负载的较少。
3.3 燃烧催化性能：研究了样品对固体推进剂主要组分热分解行为的影响，6个样品与AP混合后，均使AP高温放热峰提前，放热量均较大；6个样品与RDX混合后，均使放热量增加。
3.4 吸附性能：QC-760样品在进行吸附罗丹明B时，当搅拌时间为80 min，罗丹明浓度为350 mg/L，QC-760质量为2 mg/mL时，QC-760样品的吸附性能最好。其他样品由于负载铁或铋的化合物，孔道被占据，不具备吸附能力。
2024.0403芹菜生物碳及其复合材料的制备、表征和燃烧催化性能研究.pdf
