一种铜配合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种铜配合物及其制备方法与应用，以2,4

【技术实现步骤摘要】
一种铜配合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于固体推进剂的燃烧催化剂制造技术或含能材料制备领域，特别涉及一种铜配合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]固体推进剂作为导弹和火箭固体发动机的主要动力源，是军事和航天技术的重要研究领域。目前固体推进剂向着高能、钝感、低特征信号、环保等方向发展。AP和RDX是固体推进剂中最常见的氧化剂，它们的热分解性能对推进剂燃烧行为起着关键作用：二者的热分解温度和表观活化能越低，推进剂的点火滞后时间越短，燃烧速率越高。使用少量燃烧催化剂可以促进氧化剂的热分解，进而提升固体推进剂的燃烧性能。
[0003]2,4
‑
二羟基苯甲酸铜(β
‑
Cu)是二价铜盐与2,4
‑
二羟基苯甲酸钠盐(钾盐)反应所形成的羧酸类配合物，常用作固体推进剂的燃烧催化剂，在调节推进剂稳态燃烧、降低压力指数和控制能量释放方面具有优越的性能。但β
‑
Cu的结构组成未知，性能不够稳定，影响了产品的应用。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的之一是提供一种铜配合物。
[0005]本专利技术的目的之二是提供一种铜配合物的制备方法。
[0006]本专利技术的目的之三是提供一种铜配合物的应用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种铜配合物，该配合物的结构式如下所示：
[0009][0010]一种铜配合物的制备方法，将2,4
‑
二羟基苯甲酸、二价铜盐和邻菲罗啉置于水和乙醇的混合溶液中，调节pH值为6～8后加热下进行反应，反应后过滤、洗涤、干燥，得到铜配合物。
[0011]优选的，二价铜盐为硝酸铜、氯化铜或硫酸铜。
[0012]优选的，2,4
‑
二羟基苯甲酸、二价铜盐和邻菲罗啉的摩尔比为(1～2)：1：(1～2)。
[0013]优选的，所述的水和乙醇混合溶液中水和乙醇的体积比为2：1～3：1。
[0014]优选的，采用KOH或NaOH溶液调节溶液pH值为6～8。
[0015]优选的，反应的温度为50℃～60℃，时间为4
‑
6h。
[0016]如上所述的铜配合物作为含能材料AP和RDX热分解催化剂的应用。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0018]本专利技术首次得到了一种由二价铜离子、2,4
‑
二羟基苯甲酸阴离子以及邻菲罗啉形成的三元配合物的单晶结构。该铜配合物的晶体结构中包括1个二价铜离子、2个邻菲罗啉配体和2个2,4
‑
二羟基苯甲酸一价阴离子。铜离子仅与两个邻菲罗啉的四个氮原子和一个2,4
‑
二羟基苯甲酸阴离子的羧基氧原子配位并形成了一个五配位结构，而另外一个2,4
‑
二羟基苯甲酸阴离子未发生配位作用。本专利技术合成方法简单，产品产率高、纯度高，仅一步反应，易于工业化生产。
[0019]进一步的，水和乙醇的体积比小于3：1，目标产物的产率会明显降低。
[0020]进一步的，反应温度低于50℃或高于60℃，相应产率也会降低。
[0021]本专利技术所述的铜配合物，可以作为含能材料AP和RDX热分解催化剂并应用于固体推进剂的燃烧催化剂制造技术或含能材料制备领域，其催化性能优于传统的2,4
‑
二羟基苯甲酸铜盐。
附图说明
[0022]图1为实施例1的铜配合物的单晶结构；
[0023]图2为实施例1的铜配合物的粉末XRD与单晶模拟XRD图；
[0024]图3为实施例1的铜配合物的实物图和SEM图；其中，(a)为实物图，(b)为SEM图；
[0025]图4为实施例1的铜配合物的DSC曲线图；
[0026]图5为实施例2的在不同催化剂存在下含能材料AP和RDX热分解的DSC曲线图。其中，(a)为含能材料AP热分解的DSC曲线图，(b)为含能材料RDX热分解的DSC曲线图。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0028]本专利技术的铜配合物的结构式如(Ⅰ)所示：
[0029][0030]铜配合物的制备方法为：
[0031]将定摩尔比例的2,4
‑
二羟基苯甲酸，二价铜盐和邻菲罗啉置于水和乙醇的混合溶液中，用氢氧化钾或氢氧化钠溶液调节pH值为6～8，后在50～60℃下加热搅拌反应4～6小时，过滤洗涤干燥得到铜配合物。
[0032]其中，所述的二价铜盐包括硝酸铜、氯化铜与硫酸铜。
[0033]所述的2,4
‑
二羟基苯甲酸，二价铜盐和邻菲罗啉的反应摩尔比为1～2：1：1～2。
[0034]所述的水和乙醇的体积比为2：1～3：1。
[0035]所述铜配合物作为含能材料AP和RDX热分解催化剂的应用。
[0036]本专利技术以2,4
‑
二羟基苯甲酸，二价铜盐和邻菲罗啉为原料，一步简单高效地合成了一种铜配合物。该配合物产率为82％，催化AP和RDX的性能优于传统的2,4
‑
二羟基苯甲酸铜盐，可以作为含能材料AP(高氯酸铵)和RDX热分解催化剂并应用于固体推进剂的燃烧催化剂制造技术或含能材料制备领域。
[0037]以下是具体实施例，以对本专利技术的技术方案作进一步解释说明。
[0038]实施例1
[0039]将0.31g 2,4
‑
二羟基苯甲酸，0.24g三水合硝酸铜，0.40g邻菲罗啉一水合物置于15mL去离子水与5mL乙醇的混合溶液中，用氢氧化钾溶液调节pH值为7，然后在60℃下回流4小时，得到绿色沉淀，过滤洗涤干燥，得到铜配合物0.6g，产率82.2％，C、H、N通过元素分析仪测定为(括号中的为理论值)C：62.53(62.51)，N：7.64(7.67)。ICP
‑
AES测定Cu元素含量为(％)(括号中的为理论值)：8.9(8.70)。滤液放置于室温中，一周后析出绿色透明晶体。
[0040]经X
‑
射线衍射测试，该晶体为单斜晶系，空间群P21/n，晶胞参数射线衍射测试，该晶体为单斜晶系，空间群P21/n，晶胞参数Z＝4，μ＝0.764mm
‑1，F(000)＝1500.0，ρ
c
＝1.550g
·
cm
‑3，R1＝0.0537和wR2＝0.1329。
[0041]图1为铜配合物的单晶结构；由图1可以看出，其晶体结构中包括1个二价铜离子、2个邻菲罗啉配体和2个2,4
‑
二羟基苯甲酸一价阴离子。铜离子仅与两个邻菲罗啉的四个氮原子和一个2,4
‑
二羟基苯甲酸阴离子的羧基氧原子配位并形成了一个五配位结构，而另外一个2,4
‑
二羟基苯甲酸阴离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜配合物，其特征在于，该配合物的结构式如下所示：2.一种铜配合物的制备方法，其特征在于，将2,4
‑
二羟基苯甲酸、二价铜盐和邻菲罗啉置于水和乙醇的混合溶液中，调节pH值为6～8后加热下进行反应，反应后过滤、洗涤、干燥，得到铜配合物。3.根据权利要求2所述的铜配合物的制备方法，其特征在于，二价铜盐为硝酸铜、氯化铜或硫酸铜。4.根据权利要求2所述的铜配合物的制备方法，其特征在于，2,4
‑
二羟基苯甲酸、二价铜盐和邻菲...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐抗震，杨斌，万冲，陈苏杭，张国辉，刘所恩，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：