柠檬酸铋的热分解机理一直是研究者关注的焦点之一。在探索这一问题时，我们需要深入了解其分解过程。
简述：俄罗斯研究者认为铋化合物是一种生态极为安全的燃速催化剂，它们的低毒性和与铅化物类似的催化作用特性使其取代铅化物具有光明的前景。柠檬酸铋是医药上用的一种广谱杀菌剂，具有毒性低、燃烧后无烟等特点。国外在研究对环境友善的绿色固体推进剂时，将其引入推进剂中用作燃烧催化剂来取代毒性较大的铅盐，以降低推进剂的毒性，尽可能消除对工作人员和环境的危害，取得了良好的效果。同时，柠檬酸铋替代铅盐后，消除了铅催化剂燃烧产生的青色烟，降低了推进剂的特征信号，亦有利于导弹的隐身和制导。
热分解机理研究：
1. 实验仪器及条件
热重-微商热重 (TG-DTG) 分析是在TA2950型TGA仪上进行的. 实验条件为: 升温速率2.5，5，10和20 ℃/min，N2气气氛，流速60 mL/min，试样量1～2 mg. 常压DSC实验在TA910S型差示扫描量热仪上进行. 实验条件: 升温速率10 ℃/min，常压静态N2气氛，试样量1～2 mg. 热裂解固相原位反应池/FTIR实验采用厦门大学仪表公司的热裂解原位池，加热速率10 ℃/min，适时跟踪红外光谱仪为NEXUS 870型 FTIR仪，光谱采集速率11 files/min，分辨率4 cm-1，检测器为DTGS型。
2. 热分解机理
（1）图2 (A) 和 (B) 分别为柠檬酸铋的TG-DTG和DSC曲线. 柠檬酸铋的TG曲线上有两个阶段，第一阶段质量损失35.9% (285～345 ℃) ，第二阶段质量损失5.5% (345～413 ℃)。对第一阶段分解产物和分解最终产物进行红外分析和X射线衍射分析证实，第一阶段分解产物主要是Bi2O3，其中含有少量的碳；第二阶段产物是Bi2O3，第二阶段质量损失主要是由残留积炭的氧化分解引起的。由质量损失最终剩下58.6%的Bi2O3计算得到铋的含量为52.6%，与柠檬酸铋中铋的理论含量52.50%相吻合。从图2可看出，柠檬酸铋分解过程中，先有一个吸热过程，Liu等研究羧酸铜盐热分解时发现，脱羧反应是吸热过程，这表明柠檬酸铋热分解时很可能最先发生脱羧反应。
（2）图3为固相原位反应池/FTIR分析时凝聚相产物红外光谱随温度的变化过程。从图3可以看出，在197 ℃左右，羟基峰 (3 454 cm-1) 消失，基团\_COO-特征峰 (1 594，1 594 cm-1) 也发生了明显变化. 从柠檬酸铋分解凝聚相产物特征峰IR吸收强度随温度变化关系图 (图4) 中也可看出，各主要特征峰IR吸收强度在195.3～255.3 ℃快速降低，表明采用固相原位反应池/FTIR分析时，柠檬酸铋主要在195.3～255.3 ℃范围内发生分解. 此外，也注意到固相原位反应池/FTIR分析与TG分析柠檬酸铋分解温度范围有所区别，这是由不同实验系统引起的，固相原位反应池/FTIR侧重于定性分析基团的变化过程，反应温度以TG测量温度为准. 图4曲线a是\_COO-反对称伸缩振动IR吸收强度变化曲线，可见\_COO-红外吸收强度最先减小；接着是羟基 (图4曲线b，C\_OH反对称伸缩振动IR吸收强度变化曲线) 发生变化。随着\_COO-基团的变化，凝聚相产物中有新官能团产生，图4曲线d对应吸收波数为1 723 cm-1，其IR吸收强度随着\_COO-吸收强度的降低而增大，这可能是因为柠檬酸铋分解过程中，脱掉羧基生成新的羰基化合物——酮。
（3）综上所述，可认为柠檬酸铋的热分解机理如下:
参考文献：
[1]宋秀铎,赵凤起,张蕊娥等. 柠檬酸铋的制备、结构表征及其在固体推进剂中的催化作用 [J]. 兵工学报, 2006, (04): 643-647.
[2]宋秀铎,赵凤起,刘子如等. 柠檬酸铋的热分解机理、非等温反应动力学及其对双基推进剂燃烧的催化作用 [J]. 高等学校化学学报, 2006, (01): 125-128.
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