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硝酸羥胺

化合物

硝酸羥銨（HAN）是一種無機化合物，化學式為[NH
3OH]+
[NO
3]−
 。它是羥胺和硝酸衍生的鹽。純淨狀態下，它是一種無色吸濕性固體。它有可能被用作火箭推進劑，無論是作為單組元推進劑還是雙組元推進劑的溶液。[1]基於羥銨硝酸鹽 (HAN) 的推進劑是未來基於環保推進劑的任務的可行且有效的解決方案，因為與u、有毒的肼相比，它可提供高於50% 的性能。

硝酸羥胺
別名 hydroxylamine nitrate
識別
CAS號 13465-08-2  checkY
PubChem 26045
ChemSpider 24259
SMILES
 
  • [NH3+]O.[N+](=O)([O-])[O-]
InChI
 
  • 1/NO3.H4NO/c2-1(3)4;1-2/h;2H,1H3/q-1;+1
InChIKey CRJZNQFRBUFHTE-UHFFFAOYAP
EINECS 236-691-2
性質
化學式 [NH
3OH]+
[NO
3]−
摩爾質量 96.04 g/mol g·mol⁻¹
密度 1.84 g/cm3
熔點 48 °C
溶解性（水） Soluble
危險性
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中爆炸性物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中有毒物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中有害物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中對人體有害物質的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》（簡稱「GHS」）中對環境有害物質的標籤圖案
GHS提示詞 Danger
H-術語 H201, H302, H311, H315, H317, H319, H351, H373, H400
P-術語 P201, P202, P210, P230, P240, P250, P260, P261, P264, P270, P272, P273, P280, P281
相關物質
其他陰離子 Hydroxylammonium sulfate
Hydroxylammonium chloride
其他陽離子 Ammonium nitrate
相關化學品 Hydroxylamine
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

特性

該化合物是羥基銨和硝酸根離子分離的鹽。[2]羥銨硝酸鹽不穩定，因為它同時含有還原劑（羥銨陽離子）和氧化劑（硝酸鹽），[3]情況類似於硝酸銨。它通常以水溶液的形式存儲。該溶液具有腐蝕性和毒性，並可能致癌。固體的硝酸羥銨不穩定，尤其是在存在微量三價鐵的情況下。

實驗中的應用

  1. 一氧化氮的催化還原
  2. 雙重分解
  3. 電解
  4. 硝酸加氫
  5. 通過樹脂進行離子交換
  6. 中和

應用

硝酸羥銨可作為火箭推進劑的組成部分，以固體和液體形式應用。硝酸羥銨和另一種高能離子化合物二硝酰胺銨（ADN）被研究作為單組元火箭中有毒肼的低毒替代品，只需要催化劑就能引起分解。[4]硝酸羥銨和二硝酰胺銨可在水溶液中作為單推進劑發揮作用，也可在與甲醇等燃料液體溶解時發揮作用。

雷神公司正在開發的「網絡中心機載防禦要素助推段攔截器」使用硝酸羥銨作為推進劑。[5]作為固體推進劑/氧化劑，它通常與縮水甘油疊氮化物聚合物 （GAP）、羥基封端聚丁二烯（HTPB） 或羧基封端聚丁二烯 (CTPB) 結合，需要預熱至200-300°C分解。[來源請求][需要引用]當用作單組元推進劑時，催化劑是一種貴金屬，類似於使用銀、鈀或銥的其他單組元推進劑。[來源請求]

硝酸羥銨還推動了可用電控制並開啟和關閉的固體推進劑的開發。[6]這些推進劑由DSSP為特殊效果[7]和微型推進器而開發，是首批在太空中使用基於硝酸羥銨的推進劑；並搭載於2014年發射的海軍研究實驗室「SpinSat」上。[8][9]

它被用於綠色推進劑灌注任務的高推力發動機的燃料/氧化劑混合物「AF-M315E」[1]中，[10][11] [12]並最初預計於2015 年發射，最終於2019年6月25日發射並部署。[13][1]硝酸羥銨水溶液可以添加到甲醇、甘氨酸、三乙醇銨硝酸鹽和胺等燃料成分，形成用於空間推進系統的高性能單推進劑。[14]

2018年1月，中國航天科技集團公司(CASC) 在一顆微型衛星上進行了基於硝酸羥銨的推力器演示驗證。[15]

日本技術演示衛星創新衛星技術演示-1於2019年1月發射，搭載使用硝酸羥銨的演示推進器，並在軌道上成功運行。 [16][17][18]

硝酸羥銨還會有時在核再處理中用作鈈離子的還原劑。

參見

  • Donald G. Harlow 等人（1998 年）。 「羥胺硝酸鹽技術報告」。美國能源部。 DOE/EH-0555
  • Gösta Bengtsson 等人 (2002) 「鐵 (III) 氧化羥胺的動力學和機理」。 J. Chem.社會。 ，道爾頓翻譯公司，2002 年，2548–2552。原文鏈接  :

參考

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Spores, Ronald A.; Masse, Robert; Kimbrel, Scott; McLean, Chris. GPIM AF-M315E Propulsion System (PDF). 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. 15–17 July 2013. （原始內容存檔 (PDF)於2014-02-28）. 
  2. ^ Rheingold, A. L.; Cronin, J. T.; Brill, T. B.; Ross, F. K. Structure of hydroxylammonium nitrate (HAN) and the deuterium homolog. Acta Crystallographica Section C. March 1987, 43 (3): 402–404. doi:10.1107/S0108270187095593. 
  3. ^ Pembridge, John R.; Stedman, Geoffrey. Kinetics, mechanism, and stoicheiometry of the oxidation of hydroxylamine by nitric acid. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions. 1979, (11): 1657-1663 [2024-06-22]. ISSN 0300-9246. doi:10.1039/dt9790001657. （原始內容存檔於2024-04-18）. 
  4. ^ Dominic Freudenmann; Helmut K. Ciezki. ADN and HAN-Based Monopropellants – A Minireview on Compatibility and Chemical Stability in Aqueous Media. Propellants, Explosives, Pyrotechnics (Wiley Online Library). 29 July 2019, 44 (9): 1084–1089. doi:10.1002/prep.201900127  . 
  5. ^ Boost phase interceptor. Press Releases. Raytheon. （原始內容存檔於May 18, 2007）. 
  6. ^ Sawka, Wayne N.; McPherson, Michael, Electrical Solid Propellants: A Safe, Micro to Macro Propulsion Technology, 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Joint Propulsion Conferences, American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2013-07-12, ISBN 978-1-62410-222-6, doi:10.2514/6.2013-4168 
  7. ^ LDI 2014 Award Winners Announced. Live Design Online. 2014-11-23 [2019-06-19]. （原始內容存檔於2024-06-22）. 
  8. ^ Nicholas, Andrew; Finne, Ted; Gaylsh, Ivan; Mai, Anthony; Yen, Jim. SpinSat Mission Overview (PDF). September 2013. （原始內容存檔 (PDF)於June 19, 2019）. 
  9. ^ SpinSat - Satellite Missions - eoPortal Directory. directory.eoportal.org. [2019-06-19]. （原始內容存檔於2022-07-02）. 
  10. ^ About Green Propellant Infusion Mission (GPIM). NASA. 2014. （原始內容存檔於2013-04-24）. 
  11. ^ Green Propellant Infusion Mission (GPIM). Ball Aerospace. 2014. （原始內容存檔於2013-04-24）. 
  12. ^ Casey, Tina. NASA Sets Its Sights On $45 Million Green Fuel Mission. Clean Technica. 19 July 2013 [2024-06-22]. （原始內容存檔於2014-03-02）. 
  13. ^ Sempsrott, Danielle. NASA's Green Propellant Infusion Mission Deploys. NASA. 25 June 2019 [6 June 2020]. （原始內容存檔於2024-06-22）. 
  14. ^ Wucherer, E.; Christofferson, Stacy; Reed, Brian. Assessment of high performance HAN-monopropellants. 36th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. 2000. doi:10.2514/6.2000-3872. 
  15. ^ 航天科技六院801所HAN 基无毒推进发动机研制攻关记 [HAN-based non-toxic propulsion engine research and development of 801 Institute of the Sixth Academy of Space Science and Technology]. China Aerospace Science and Technology Corporation. 24 May 2019 [14 May 2020]. （原始內容存檔於2020-08-06） （中文（中國大陸））. 
  16. ^ 革新的衛星技術実証1号機 PRESS KIT [Innovative Satellite Technology Demonstration Flight No. 1 PRESS KIT] (PDF). JAXA. [15 March 2019]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-01-17）. 
  17. ^ Hori, Keiichi; Katsumi, Toshiyuki; Sawai, Shujiro; Azuma, Nobuyuki; Hatai, Keigo; Nakatsuka, Junichi. HAN‐Based Green Propellant, SHP163 – Its R&D and Test in Space. Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2019, 44 (9): 1080–1083 [2024-06-22]. ISSN 0721-3115. doi:10.1002/prep.201900237. （原始內容存檔於2024-04-26）. 
  18. ^ 小型実証衛星1号機 RAPIS-1 グリーンプロペラント推進系（GPRCS）世界初の軌道上 HAN系推進薬 実証！ [Small Demonstration Satellite-1 RAPIS-1 Green Propellant Reaction Control System (GPRCS), the world's first on-orbit HAN propulsion system demonstration!]. JAXA. 15 March 2019 [15 March 2019]. （原始內容存檔於2023-10-05） （日語）. 
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