氧彈法測量硼粉燃燒熱值的方法學研究

【摘要】：硼是一種高能固體燃料，其燃燒熱值的準確測定十分重要。用甲醇-水混合溶劑洗脫去除硼粉表面的氧化物，然后用氫氧化鈉溶液滴定洗脫液中硼酸含量，計算得到500 nm原始硼粉表面氧化層平均厚度為1.8～5.5 nm，40 nm原始硼粉表面氧化層平均厚度0.5～1.6 nm，采用氧彈法測定了500 nm和40 nm原始硼粉及其去除氧化物后的燃燒熱值，通過滴定法分析燃燒產物中硼酸含量，換算得到實際燃燒的單質硼質量，從而計算出單質硼燃燒熱值。實驗結果表明，500 nm原始硼粉及其去除氧化物后燃燒得到的單質硼平均燃燒熱值分別為55.2±0.8 kJ·g~(-1)和55.4±1.2 kJ·g~(-1)，兩者非常接近，且落在文獻值范圍內；40 nm原始硼粉及其去除氧化物后燃燒得到的單質硼平均燃燒熱值分別為53.3±0.9 kJ·g~(-1)和51.6±0.9 kJ·g~(-1)，略低于文獻值。為了準確測量單質硼的燃燒熱值，宜選擇顆粒尺寸較大（如500 nm）的硼粉樣品。在上述厚度范圍內，氧化層對500 nm原始硼粉或40 nm原始硼粉的燃燒效率均無影響。當硼顆粒的尺寸為40～500 nm時，燃燒效率也與硼顆粒的粒徑大小無關。