Two-dimensional titanium carbide ([Ti.sub.3][C.sub.2]) MXene towards enhancing thermal catalysis decomposition of dihydroxylammonium 5,5'-bistetrazole-1,1'-diolate (TKX-50).

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From: Canadian Journal of Chemistry(Vol. 98, Issue 11)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 2,482 words
Lexile Measure: 1510L

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Abstract :

In this study, we demonstrated that two-dimensional (2D) MXene materials ([Ti.sub.3][C.sub.2]) were creatively introduced into the thermal catalysis fields of high energy density salts dihydroxylammonium 5,5'-bistetrazole-1,1'-diolate (TKX-50) and [Ti.sub.3][C.sub.2] MXene materials play a significant catalytic role in the thermal decomposition of TKX-50. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and transmission electron microscopy were used to characterize the morphology and structure of the [Ti.sub.3][C.sub.2] MXene nanosheets. Differential scanning calorimetry was used to evaluate the thermal decomposition properties of pure TKX-50 with and without 2D [Ti.sub.3][C.sub.2] added. The results showed that with adding 5 wt% MXene, the peak temperature of TKX-50 was reduced from 250.5 to 233.3 [degrees]C, which is a reduction of 17.2 [degrees]C. The reaction heat release increased from 2197 to 2907 J [g.sup.-1], which is an increase of 710 J [g.sup.-1]. The [E.sub.a] was decreased by 44.8 kJ [mol.sup.-1], from 220.0 to 175.2 kJ [mol.sup.-1]. Moreover, a synergistic catalytic mechanism for the thermal decomposition of TKX-50 was proposed. Key words: [Ti.sub.3][C.sub.2] MXene, TKX-50, decomposition, catalysis, thermal analysis. Dans le cadre de la présente étude, nous avons démontré que les matériaux 2D de type MXène ([Ti.sub.3][C.sub.2]) peuvent être introduits de façon créative dans les domaines de la catalyse thermique de sels à haute densité énergétique, à savoir le 5,5'-bistétrazole-1, 1'-diolate de dihydroxylammonium (TKX-50), et que le MXène [Ti.sub.3][C.sub.2] joue un rôle catalytique important dans la décomposition thermique du TKX-50. Nous avons utilisé la microscopie électronique à balayage, la diffraction des rayons X et la microscopie électronique en transmission pour caractériser la morphologie et la structure des nanofeuillets du MXène [Ti.sub.3][C.sub.2]. Nous avons utilisé la calorimétrie différentielle à balayage (DSC, differential scanning calorimetry) pour évaluer les propriétés de décomposition thermique du TKX-50 pur, avec et sans ajout du matériau 2D [Ti.sub.3][C.sub.2]. Les résultats ont montré qu'avec l'ajout de MXène à 5 % p/p, latempératuredecrête duTKX-50aété réduitede17,2 [degrees]C, passantde250,5à233,3 [degrees]C. Laréactiondedégagement de chaleur s'est amplifiée de 710 J [g.sup.-1], passant de 2197 à 2907 J [g.sup.-1], et l'[E.sub.a] a diminué de 44,8 kJ [mol.sup.-1], passant de 220,0 à 175,2 kJ [mol.sup.-1]. De plus, nous proposons un mécanisme de catalyse synergique pour la décomposition thermique du TKX-50. [Traduit par la Rédaction] Mots-clés : MXène [Ti.sub.3][C.sub.2], TKX-50, décomposition, catalyse, analyse thermique.

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Gale Document Number: GALE|A642526589