中级无机化学实验：综合与设计性实验

实验编号：U20S11500

关键词：催化分解，化学推进剂，高性能氢，航天

所属类别：化学类、新能源相关

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为3个模块，模块1，高效分解航天推进剂水合肼的纳米催化剂研制；模块2，高效催化分解水合肼制备高性能氢；模块3，航天仿真应用。

模块1，高效分解航天推进剂水合肼的纳米催化剂研制

（1）反胶束法制备

（2）不同催化剂的表征分析

（3）蠕虫状Ni-CeO₂@SiO₂核壳纳米催化剂的形成机理分析

模块2，高效催化分解水合肼制备高性能氢

模块3，航天仿真应用

（二）实验的特色和亮点

人类社会已进入太空时代，有效开发和利用太空资源已成为人类文明显著进步的标志。推动航天飞行器（如火箭、导弹）在太空实行姿态控制运行的主要能源是来于分解化学推进剂（如水合肼、肼硼烷等）所产生的高性能氢。高效分解这些化学推进剂制备高性能氢需要专一催化剂（具有高活性、高选择性和高稳定性特性）。在传统实验教学中，“催化分解化学推进剂制备高性能氢及其航天应用” 涉及化学、材料、能源、电子和电气等多学科知识，存在长时间周期、繁冗数据、高危险性，昂贵设备和特殊实验场地等实际困难，致使教学效果不理想。因此，开展仿真实验是解决该教学瓶颈的有效方法。

该仿真实验是蕴含创新性的综合设计实验，包含了表面活性剂、反胶束法基本原理、催化剂形成机理、纳米材料物理表征、催化性能分析与光催化响应机理，以及航天应用等众多知识。通过该仿真实验，使最多的学生经历实验全过程，克服了操作实验中遇到的实际困难。该仿真实验融合了实际操作实验严格的科学性、丰富的知识性、别致的简约性和高安全性等特点，可有效达成课程教学目标，用最少的实验成本达到最理想的教学效果，有着典型的方法论意义。