[发明专利]二氰胺1,5-二氨基四唑金属配合物及其制备方法

说明书

本发明涉及二氰胺1,5‑二氨基四唑金属配合物及其制备方法。该系列配合物的结构通式如下图所示，式中M表示中心金属原子：Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Bi、Y、Ce、Ho等；m表示1,5‑二氨基四唑配体数量：2、4、6等；n表示二氰胺根数量：1、2、3、4等。将金属硝酸盐、盐酸盐或乙酸盐与1,5‑二氨基四唑和二氰胺钠反应得到二氰胺1,5‑二氨基四唑金属配合物。该类配合物具有较高的含氮量，在对高氯酸铵等固体推进剂氧化剂燃烧分解表现出良好催化作用的同时，能有效提升体系的能量。有望作为含能燃烧催化剂应用于固体推进剂中。并且发明的制备方法简单、条件温和。

技术领域

本发明涉及固体火箭推进剂燃烧催化技术领域，具体涉及二氰胺1,5-二氨基四唑金属配合物及其制备方法。

背景技术

固体推进剂是一类能稳定燃烧释放出大量高温气体的含能材料，是战略导弹、战术导弹、空间飞行器和动能拦截弹等武器的动力能源。燃烧性能是固体推进剂技术的核心，对火箭武器的射击精度和射程、发动机工作可靠性起着决定作用。在推进剂配方中加入一定量的燃烧催化剂，是提升固体推进剂燃烧性能的一种有效途径。

含能配合物由含能配体、含能阴离子与金属离子形成的一类含能材料，具有热稳定好、结构可设计性强等特点。作为燃烧催化剂，含能配合物不仅能调节推进剂的燃烧性能，还能提高推进剂的能量水平，是一类新型燃烧催化剂。通常以高氮杂环及其衍生物和硝基化合物为含能基团，以补充能量。含能配合物对推进剂的催化原理，一般认为是燃烧过程中含能配合物原位分解出的纳米或微米金属氧化物或复合物对推进剂的催化作用。1,5-二氨基四唑是一种四唑衍生物，其氮含量高达84％，具有较高的生成热和良好的热稳定性，分解产物以N₂为主，对环境污染小。它一方面与阴离子可以形成含能离子盐，另一方面作为中性配体可以形成含能配合物，在含能材料领域受到广泛关注。以二氰胺根为阴离子的离子液体与强氧化剂接触可自发点火，具有作为自燃推进剂燃料的潜质。

本专利涉及的二氰胺1,5-二氨基四唑金属配合物，兼具金属元素的催化活性、1,5-二氨基四唑的高能特性、二氰胺根与氧化剂的反应活性，在固体推进剂中有应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供二氰胺1,5-二氨基四唑金属配合物及其制备方法，该类配合物具有较高的含氮量，能有效催化固体推进剂组分的热分解和燃烧，同时提升体系的能量，并且发明的制备方法简单、条件温和。

为达到上述目的，本发明提供了二氰胺1,5-二氨基四唑金属配合物，该类配合物的结构通式如下：

其中，m表示1,5-二氨基四唑配体数量，常见为2、4、6；n表示二氰胺根数量，常见为1、2、3、4。

进一步的，中心金属原子M为Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Bi、Y、Ce、Ho中的任意一种，其价态为相应金属离子价态中的一种。

本发明还提供了二氰胺1,5-二氨基四唑金属配合物的制备方法，包括以下步骤：

将金属盐溶液加入1,5-二氨基四唑溶液中，于一定温度下反应第一段时间后，再将二氰胺钠溶液加入上述反应液，反应第二段时间后，冷却至室温，过滤出沉淀产物，用冷水、乙醇洗涤后烘干。

或者：将二氰胺钠溶液加入金属盐溶液中，于一定温度下反应第三段时间后，再将1,5-二氨基四唑溶液加入上述反应液，反应第四段时间后，冷却至室温，过滤出沉淀产物，用冷水、乙醇洗涤后烘干。

按上述方案，金属盐为Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Bi、Y、Ce、Ho的硝酸盐、盐酸盐或乙酸盐中的任意一种。

按上述方案，过渡金属盐溶液的溶剂为水、甲醇、乙醇、已腈、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。