高氯酸铵是固体推进剂中的氧化剂,同时也是推进剂中含量最多的高能组分。高氯酸铵的热分解性能对固体推进剂的燃烧特性影响极大,采用燃速催化剂改善高氯酸铵的热分解性能,是提升固体推进剂燃烧特性的有效方法之一。碳材料具有一定的催化高氯酸铵热分解的活性,但由于其缺陷位点有限,催化性能仍有待提高。因此,本论文采用球磨和原子层沉积相结合的技术手段,获得高性能ZnO改性石墨烯纳米片复合催化剂,研究其对高氯酸铵热分解的催化性能及机制,并探索其在固体推进剂中的应用,为新型燃速催化剂在固体推进剂领域的应用提供技术支持。首先,以石墨烯纳米片为原料,通过球磨法制备改性石墨烯纳米片。研究球磨转速、球磨时间等对石墨烯纳米片微观形貌、缺陷状态以及团聚程度等的影响规律。研究表明,与原始石墨烯纳米片相比,改性石墨烯纳米片的催化效果更优,可以使纯AP的放热量由376 J/g增加到1223 J/g,并且放热更为集中,热分解主要放热峰对应的温度为326℃,已接近纯AP热分解的低温分解峰对应温度315℃。其次,为了进一步提升改性石墨烯纳米片的催化效果,利用原子层沉积技术在改性石墨烯纳米片表面沉积ZnO纳米颗粒,获得ZnO改性石墨烯纳米片复合材料。研究原子层沉积工艺流程对ZnO改性石墨烯纳米片复合材料的影响。当沉积周期为100循环时,复合材料对AP热分解的催化作用最好,放热量由1223 J/g增加至2076 J/g,并且放热也比较集中,高低温分解峰对应的温度仅相差12℃。最后,将燃速催化剂加入固体推进剂中,ZnO改性石墨烯纳米片复合材料在一定程度上提升了推进剂的燃速,使其从2.15 cm/s提升至2.23 cm/s,并且能够大幅度的降低其点火功率,使其从3.36 W降低至2.35 W。研究工作验证了ZnO改性石墨烯纳米片复合材料作为新型燃速催化剂在固体推进剂领域应用的优势和巨大潜力。