[发明专利]含能双(3-硝基-1-2-4-三唑)硼化钾盐及其晶体和制备方法

说明书

本发明提供了一种含能双(3‑硝基‑1‑2‑4‑三唑)硼化钾盐及其晶体和制备方法，其晶体结构式如式（1）所示，在293(2)K下其晶体密度为1.755g/cm³，属于单斜晶系，空间群为P2₁/c。所述制备方法基本步骤：以3‑硝基‑1,2,4三唑和硼氢化钾为初始反应物，高温条件下，在N,N‑二甲基乙酰胺有机溶剂中进行复分解反应，生成目标产物，加入二氯甲烷溶剂中析出固体，再经丙酮溶剂重结晶，得到目标产物晶体。本发明制备条件便捷，反应步骤少。目标产物既含有高热值特性，又具有含能钾盐的高感度特点，可作为燃烧催化剂用于固体推进剂，亦可以考虑作为起爆药使用。

技术领域

本发明涉及含能材料合成技术领域，具体地说是涉及一种含能双(3-硝基-1-2-4-三唑)硼化钾盐及其晶体和制备方法。

背景技术

含硼富燃料推进剂具有高热值、高比冲优越性能，已成为最理想的固冲发动机推进能源之一。但在实际应用中，含硼富燃料推进剂仍存在燃烧效率低下的问题，主要原因是硼颗粒表面易生成低熔点高沸点的B₂O₃氧化层，阻碍了硼粉的进一步燃烧，使其能量难以充分发挥。针对此问题，国内研究者做了大量工作，但关注点大多仍集中在对硼颗粒的性能改造上，如对硼颗粒进行表面包覆、团聚造粒、超分子细化等，这些研究使含硼推进剂的燃烧性能得到一定改善，但并未从根本解决问题。而用硼基化合物化物代替硼颗粒，通过形成化合物的形式改变硼颗粒的燃烧反应历程，彻底阻止或破坏硼表面氧化层的形成，被认为一种有效新途径

另外，从含能材料的研究现状来看，传统的CHON类含能材料已不容易再取得里程碑式突破，越来越多的研究转向了新元素和新结构，如在传统结构基础上引入B、F、Si等元素，使含能材料分子组成及结构更加丰富。硼作为一种有具有特殊电子结构的元素，其原子半径小、电负性大、对氧和氮的有较高亲和力，且具有高热值特性，使得硼基含能化合物愈来愈成为重要的研究方向。目前国内关于硼基含能化合物的研究还未广泛展开，有关硼基含能化合物在推进剂中的应用研究更是相当有限。

发明内容

本发明的目的提供一种含能双(3-硝基-1-2-4-三唑)硼化钾盐及其晶体和制备方法，以解决含硼富燃料推进剂燃烧效率低下问题，提供了一种新型含能硼基钾盐，可作为燃烧催化剂用于固体推进剂，提高推进剂整体燃烧性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种含能双(3-硝基-1-2-4-三唑)硼化钾盐，其结构式如式(1)所示：

一种含能双(3-硝基-1-2-4-三唑)硼化钾盐晶体，所述晶体的结构式如式(1)所示：

在293(2)K下其晶体密度为1.755g/cm³，属于单斜晶系，空间群为P2₁/c，晶胞参数为α＝90°，β＝106.470(13)°，γ＝90°，Z＝4，单胞体积为

上述的含能双(3-硝基-1-2-4-三唑)硼化钾盐晶体的制备方法，包括以下步骤：

(a)常温下，将3-硝基-1,2,4三唑溶解于N,N-二甲基乙酰胺中，其中，3-硝基-1,2,4三唑∶N,N-二甲基乙酰胺＝3.35g∶15-30mL；

(b)常温下，搅拌至3-硝基-1,2,4三唑完全溶于N,N-二甲基乙酰胺中，形成透明溶液，然后分批加入硼氢化钾，伴随气泡产生，加入的硼氢化钾与3-硝基-1,2,4三唑的摩尔比为1∶2；

(c)温度升至110-120℃，并保持此温度搅拌3-5h，得到浅黄色溶液；

(d)停止搅拌，恢复至常温，将反应液倒入二氯甲烷中，经过滤后得到白色固体；