氰基(1H-四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物、其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种氰基(1H

【技术实现步骤摘要】
氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物、其制备和应用


[0001]本专利技术涉及一种氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物、其制备和应用，属于固体燃料以及固体推进剂燃烧催化


技术介绍

[0002]推进剂是一类在燃烧时能迅速产生大量高温气体的化学物质，可用来发射枪炮的弹丸、火箭和导弹等发射体。推进剂包括固液推进剂和固体推进剂。固液推进剂又称固液混合推进剂，燃烧剂和氧化剂分别为固体和液体的推进剂。通常由固体燃烧剂和液体氧化剂组合的推进剂称为标准型；反之，由液体燃烧剂和固体氧化剂组合而成的推进剂为逆型，称反固液推进剂。
[0003]在反固液推进剂中应用的燃料包括自燃燃料和非自燃燃料。自燃燃料与推进剂中的氧化剂接触即可发生自燃，不需要额外点火装置。在火箭、导弹、卫星等需要成千上万次点火的应用中拥有极大的安全性。目前主要应用的自燃燃料为肼及肼的衍生物，但是其缺点是毒性大、挥发性强。但是在标准型的固液推进剂中，目前还没有能够自燃的固体燃料。
[0004]固体推进剂是氧化剂、燃烧剂和功能材料组成的一种含能体系。随着科学技术的发展，对固体推进剂燃烧性能的要求也在不断提高。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。向固体推进剂中添加燃烧催化剂可以提升推进剂的燃速，是提高固体推进剂燃烧性能的一种重要途径。开发能够进一步提升固体推进剂燃烧性能的催化剂是本领域一直探索的内容。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物；所述配位聚合物可与强氧化剂发生自燃，点火延迟时间短，所述强氧化剂如发烟硝酸、过氧化氢以及四氧化二氮；并且，所述配位聚合物能有效催化固体推进剂中的高氯酸铵(AP)和3,4
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二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)的热分解，进而提高固体推进剂的燃烧性能；同时，所述配位聚合物的含氮量高，能够提升固体推进剂的燃烧能量。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种本专利技术所述的氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物的制备方法；所述方法具有简单，反应条件温和的特点。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种本专利技术所述的氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物的应用。
[0008]为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。
[0009]一种氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物，所述配位聚合物的结构通式如下：
[0010][0011]其中，M为Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb或Bi对应的阳离子。
[0012]优选，M为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn或Cd对应的阳离子。
[0013]其中，R为含有1～8个碳原子的烷基、烯基或炔基。
[0014]优选，R为含有1～4个碳原子的烷基、烯基或炔基。
[0015]更优选，R为甲基、乙基、乙烯基、丙基、烯丙基、炔丙基或丁基。
[0016]a表示咪唑类配体的数量，0＜a≤8，且为偶数。
[0017]b表示氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的数量，0＜b≤8，且为偶数。
[0018]n为所述配位聚合物的重复单元的数目，是任意正整数。
[0019]优选，所述配位聚合物属于单斜晶系，P21/c空间群。
[0020]更优选，所述配位聚合物中，M、咪唑类配体以及氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的立体结构通式如下：
[0021][0022]所述配位聚合物中，每个M与2个氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的4号N原子、与另外2个氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的氰基N原子、以及与2个咪唑类配体的3号N原子配位；两个不同的M通过同一个氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的4号N原子和氰基N原子连接，从而形成二维层状的金属有机骨架结构。
[0023]一种本专利技术所述的氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物的制备方法，所述方法步骤如下：
[0024]将金属盐溶液和咪唑类配体溶液混合，在室温～90℃下反应0.2h～6h，得到反应液；再将氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷的碱金属盐溶液加入至所述反应液后，在室温～90℃温度下，继续反应0.2h～6h，冷却，过滤，清洗过滤后得到的沉淀产物，干燥，得到本专利技术所述的氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物；
[0025]或者，将氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷的碱金属盐溶液加入金属盐溶液中，在室温～90℃下反应0.2h～6h，得到反应液；再将咪唑类配体溶液加入至所述反应液后，在室温～90
℃下，继续反应0.2h～6h，冷却，过滤，清洗过滤后得到的沉淀产物，干燥，得到本专利技术所述的氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物。
[0026]优选，所述金属盐溶液中的金属盐为硝酸盐、盐酸盐或乙酸盐。
[0027]所述金属盐溶液的溶剂为水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮和N,N
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二甲基甲酰胺中的一种以上。
[0028]所述咪唑类配体溶液的溶剂为水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮和N,N
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二甲基甲酰胺中的一种以上。
[0029]所述氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷的碱金属盐溶液的溶剂为水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮和N,N
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二甲基甲酰胺中的一种以上。
[0030]金属盐溶液中的金属离子与氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷的碱金属盐溶液中的氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的物质的量之比为2:1～1:8。
[0031]金属盐溶液中的金属离子与咪唑类配体的物质的量比为1:1～1:8。
[0032]优选，所述氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷的碱金属盐为氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷钠。
[0033]优选，金属盐溶液的浓度为0.01mol/L～1mol/L。
[0034]优选，咪唑类配体溶液的浓度为0.01mol/L～1mol/L。
[0035]优选，氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷的碱金属盐溶液的浓度为0.01mol/L～1mol/L。
[0036]本专利技术的目的之三在于提供一种本专利技术所述的氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物的应用，将所述配位聚合物作为自燃燃料应用于固液推进剂；或者将所述配位聚合物作为催化剂应用于固体推进剂。
[0037]有益效果
[0038](1)本专利技术提供了一种氰基(1H
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物，其特征在于：所述配位聚合物的结构通式如下：式中：M为Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb或Bi对应的阳离子；R为含有1～8个碳原子的烷基、烯基或炔基；a表示咪唑类配体的数量，0＜a≤8，且为偶数；b表示氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的数量，0＜b≤8，且为偶数；n为所述配位聚合物的重复单元的数目，是任意正整数。2.根据权利要求1所述的一种氰基(1H
‑
四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物，其特征在于：M为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn或Cd对应的阳离子；R为含有1～4个碳原子的烷基、烯基或炔基。3.根据权利要求2所述的一种氰基(1H
‑
四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物，其特征在于：R为甲基、乙基、乙烯基、丙基、烯丙基、炔丙基或丁基。4.根据权利要求1所述的一种氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物，其特征在于：所述配位聚合物属于单斜晶系，P21/c空间群。5.根据权利要求1所述的一种氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物，其特征在于：所述配位聚合物中，M、咪唑类配体以及氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的立体结构通式如下：所述配位聚合物中，每个M与2个氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的4号N原子、与另外2个氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的氰基N原子、以及与2个咪唑类配体的3号N原子配位；两个不同的M通过同一个氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的4号N原子和氰基N原子连接，从而形成二维层状的金属有机骨架结构。6.根据权利要求1所述的一种氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷咪唑类配位聚合物，其特征在于：M为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn或Cd对应的阳离子；
R为甲基、乙基、乙烯基、丙基、烯丙基、炔丙基或丁基；所述配位聚合物属于单斜晶系，P21/c空间群；所述配位聚合物中，M、咪唑类配体以及氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的立体结构通式如下：所述配位聚合物中，每个M与2个氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的4号N原子、与另外2个氰基(1H
‑
四唑基)二氢硼烷根的氰基N原子、以及与2个咪唑类配体的3号N原子配位；两个不同的M通过同一个氰基(1H
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四唑基)二氢硼烷根的4号N原子和氰基N原子连接，从而形成二维层状的金属有机骨架结构。7.一种如权利要求1～6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志敏，许艺强，雷国荣，张同来，张建国，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：