不简单，纳米碳化钨有望成火箭催化剂主角

 长征六号首次商业发射成功 纳米碳化钨有望成催化剂主角

11月21日12点50分，我国新一代运载火箭长征六号在太原卫星发射中心发射成功！这是长征六号运载火箭继2015年成功首飞后，首次执行商业发射任务。本次发射采用一箭三星的方式，成功将三颗“吉林一号”视频卫星准确送入预定轨道。

长征六号采用液氧煤油发动机，具有无毒无污染、绿色环保的特点。液氧煤油是一种典型的烃类火箭推进剂。在火箭的推进剂种类中，不管是液氧还是液氢或者是肼，它们都离不开一种重要的材料——催化剂，而这之中，纳米碳化钨是一种高性能、低成本，并且最有望取代铂金属的催化剂材料。

汽车、飞机、轮船的发动机，工作不仅要有燃料，还离不开氧气的助燃。而运载火箭要克服地心引力飞向太空，升空加速比飞机还要快得多，燃料作功的效率也必须非常高，还得在超高空乃至外太空中工作，靠大气中的氧气是远远不够的，因此火箭在燃料之外，还要自带氧化剂和催化剂。

液氧煤油是一种典型的烃类火箭推进剂，也是我国近年来主要研究的火箭燃料。与液氢燃料相比，液氧煤油的缺点是比冲和再生冷却能力相对较低，并且容易积碳和结焦。但是，液氧/烃推进剂组合具有来源广泛、成本低廉、组合密度高、比冲性能高、无毒环保和耐储存性好等诸多优势，据了解，使用液氧煤油比液氢类的效能提高了15—20%，可大大减少燃料携带，减少火箭的重量和体积；且煤油价格较低，每次发射可节省1000多万元；煤油与液氧都没有毒，燃烧也只生成水和二氧化碳，不像以往的火箭发动机会产生剧毒污染。

一直以来，航天催化剂都是采用铂类金属做催化剂，铂类金属昂贵的价格不必多说，而且铂金属在催化过程中会产生毒化物。但是纳米科技的发展为许多材料开拓了新的应用领域，碳化钨就是其中的佼佼者，纳米碳化钨中碳的存在改变了钨表面电子特性，使之拥有与铂相类似的性能。不仅如此，纳米碳化钨还不会生成毒副产物。

研究发现，纯净的碳化钨表面，碳化钨的催化活性主要体现在对碳链断裂反应的催化，催化活性反应物转化率随反应温度的升高而升高，当氧被引入后，碳化钨的催化活性降低，但其对反应物异构化的选择性却随着氧的引入而升高，此时异构化是主要反应，这说明了碳化钨对液氧煤油也有相当好的催化作用，其表面成份对其催化活性和选择性有直接的影响，需要适当的掺杂其它元素来加强效果。总而言之，碳化钨作为活性最强的过渡金属碳化物,在催化烃的异构化反应中具有类Pt特性。

长征六号运载火箭的首飞成功，标志着我国在无毒无污染运载火箭领域的关键技术取得重大突破，对于完善我国运载火箭型谱、提升进入空间能力具有重大意义。未来，中国航天登月计划就有可能使用液氧煤油推进剂。而我们也发现，随着科学技术的进步，太空领域的应用正一步一步地进入普通商业开发，空中“的士”、太空旅行、核燃料载人火箭、月球基地等，人类正将科学幻想一步一步地变为可能。而对于钨的应用，不单只有催化剂，钨的许多优秀特性都将成使其为航天科技领域中一种不可或缺的材料。

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