2025年10月常州大学低碳清洁能源与安全高效燃烧科研团队孙运兰教授课题组王佳欣博士在燃烧领域TOP期刊Combustion and Flame发表了题为“The influence mechanism of Pb/Cu/C catalyst on the thermal decomposition and combustion characteristics of HMX-CMDB propellants”的研究论文。
Pb/Cu/C三元催化剂显著增强了HMX-CMDB（复合改性双基）推进剂的燃烧性能，但其协同催化机制仍不清楚。本研究结合实验与模拟方法，探讨了多催化剂协同对HMX-CMDB推进剂点火、燃烧及热分解性能的催化机制。研究发现β-Cu催化剂提高了火焰的亮度和稳定性，并降低了推进剂样品对燃烧速率的温度敏感性。炭黑(CB)将CuO还原为Cu/Cu⁺，提高了推进剂的热导率，并促进推进剂的主要成分NG/NC和HMX分解生成CH2O等气体。PbO及铅盐产物被CH2O、CO或CB还原为Pb。Pb的氧化还原过程释放出大量热量，促进推进剂的进一步分解并增加燃速。在20°C和1MPa条件下，Pb/Cu/C协同催化可进一步缩短样品燃烧时长1.4s，并将燃速提升18.6%。这项工作为高效燃速催化剂的研发奠定了理论基础。
该论文第一作者王佳欣博士/讲师是常州大学低碳清洁能源与安全高效燃烧团队核心成员，常州大学孙运兰教授为通讯作者，常州大学是第一作者和通讯作者单位。西安现代化学研究所和中国兵器工业基团有限公司为合作单位。
二、作者简介
第一作者：王佳欣，女，黑龙江齐齐哈尔人，博士，讲师，硕士生导师。2022年加入常州大学低碳清洁能源与安全高效燃烧团队，主要研究方向为含能材料燃烧和燃烧污染物控制脱除。主持江苏省自然科学基金、常州市领军型创新人才引进培育项目、常州市科技计划(应用基础研究专项)一般项目等，发表SCI论文十余篇。
通讯作者：孙运兰，女，山东临沂人，博士，教授, 博导/硕导，常州大学低碳清洁能源与安全高效燃烧科研团队负责人，先后入选江苏省六大人才高峰、安徽省学术技术带头人、安徽省高校优秀青年人才、江苏省“双创计划”科技副总、常州市三八红旗手、常州大学五一巾帼标兵、常宝股份有限公司企业中心技术外部专家等；担任科技部重点研发计划项目评审专家、国家自然科学基金委通讯评议专家、教育部学位中心——学位论文评审专家，多次担任中国工程热物理学会燃烧学学术会议分会场主席。近年来，主持国家自然科学基金5项，省部级和产学研合作项目30余项，主研完成国家科技部国家重点研发计划子课题和国家安全重大基础研究973子课题2项，主要研究工作发表在燃烧领域国际顶级期刊《Combustion & Flame》、《Energy》、《Fuel》、《Journal of Hazardous Materials》、《Applied Surface Science》、《Chinese Journal of Aeronautics》和《International Journal of Hydrogen Energy》等。合计发表学术论文170余篇，其中被SCI收录130余篇，授权国家发明专利/软件著作权30余件。
三、英文摘要
The Pb/Cu/C ternary catalyst significantly enhanced the combustion performance of HMX-CMDB (composite modified double-base) propellants, but the mechanism of its cooperative catalysis was still unclear. This study employed experiments coupled with a simulation method to investigate the catalytic mechanism of multi-catalyst synergy on the ignition, combustion, and thermal decomposition performances of HMX-CMDB propellants. Initially, the brightness and stability of the flame were enhanced, and the temperature sensitivity of propellant samples to the burning rate was reduced by β-Cu catalyst. Notably, carbon black (CB) played a main role in the reaction to reduce CuO to Cu/Cu⁺. The thermal conductivity of the propellant was increased by Cu/Cu⁺, and the main components NG/NC and HMX of the propellant were promoted to decompose and produce CH2O gas. PbO and other Pb salt products were reduced to Pb by CH2O, CO, or CB, resulting in the conversion of Pb3(CO3)2(OH)2 to PbO and Pb. The redox process of Pb released a large amount of heat, promoting the further decomposition of the propellant and increasing the burning rate. The synergy of NTO-Pb, β-Cu, and CB could further shorten the combustion duration by 1.4 s and increase the burning rate by 18.6% under the condition of 20 °C and 1 MPa. This work establishes a theoretical foundation for the research and development of effective burning rate catalysts for HMX-CMDB propellants.
四、Graphical Abstract
五、原文链接
https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2025.114577
六、期刊简介
Combustion and Flame：中科院大类分区1区 （2025年3月最新升级版），2024-2025最新影响因子6.20，2025年最新CiteScore=10.90.
撰 稿：王佳欣 审 核：朱宝忠
低碳清洁能源与安全高效燃烧课题组公众号：
