Влияние механохимически синтезированного CuI на кинетику термического разложения нитрата аммония

Аннотация

В данной работе исследовано каталитическое влияние йодида меди(I) (CuI), синтезированного механохимическим методом, на термическое разложение нитрата аммония (NH₄NO₃). CuI получали путем шарового помола CuSO₄·5H₂O и KI при скорости 300-400 об/мин в течение 60-120 мин. Результаты рентгенофазового анализа показали, что после 120 мин обработки формируется CuI с высокой фазовой чистотой. Композиционные системы готовили на основе NH₄NO₃ с добавлением 1, 3 и 5 мас.% CuI. DSC-анализ проводили в температурном диапазоне 25-500 °C при скоростях нагрева 5-20 °C·мин^-1. Если для чистого нитрата аммония основное термическое разложение наблюдалось в области ~282 °C, то появление выраженного экзотермического пика при ~276 °C в присутствии CuI свидетельствует о более раннем начале реакции. Кроме того, установлено, что углубление эндотермического эффекта в области ~300 °C связано с интенсивным выделением газообразных продуктов. Согласно результатам кинетического анализа, энергия активации для чистого NH₄NO₃ составляет 101,27-113,48 кДж·моль^-1, тогда как при введении 5 мас.% CuI она снижается до 81,37-94,59 кДж·моль^-1. На второй стадии реакции энергия активации уменьшается с 188,73 до 159,71 кДж·моль^-1. Наблюдаемое снижение энергии активации согласуется с механизмом, описанным в литературе, который включает окислительно-восстановительный цикл Cu⁺/Cu²⁺ и возможное образование реакционноспособных радикалов. Полученные результаты показывают, что CuI, синтезированный механохимическим методом, оказывает существенное влияние на кинетику термического разложения нитрата аммония, снижая энергетический барьер реакции и повышая общую реакционную способность системы.