[发明专利]二氰胺过渡金属盐及其制备方法

说明书

本发明涉及二氰胺过渡金属盐及其制备方法。该类化合物的结构通式如下图所示，式中M表示金属离子：Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等；n表示金属离子的价态数或者是二氰胺根离子的数量：1、2、3、4等。将过渡金属硝酸盐、盐酸盐或乙酸盐与二氰胺钠反应得到二氰胺过渡金属盐。该类金属盐对高氯酸铵等固体推进剂氧化剂燃烧分解具有良好的催化效果，有作为固体推进剂燃烧催化剂的应用价值。本发明不含重金属元素，环境友好，并且制备方法简单、条件温和、原材料成本低廉。

技术领域

本发明涉及固体火箭推进剂燃烧催化技术领域，具体涉及二氰胺过渡金属盐及其制备方法。

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，其性能优劣直接影响了武器的生存能力和作战效能，对国防事业的发展具有重大意义。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，是进一步提升固体推进剂燃烧性能的一种有效途径，受到广泛关注。

固体推进剂燃烧催化剂大多为含金属元素的物质：金属粉、金属氧化物、金属氢氧化物、有机无机金属盐、金属配合物等，以及它们与其他材料(譬如：碳纳米管、石墨烯)的复合催化剂。如三氧化二铁、二茂铁及其衍生物、柠檬酸铅、水杨酸铅等化合物具有良好的燃烧催化性能。

二氰胺根的有机阳离子盐与强氧化剂接触能发生自燃反应，具有作为自燃液体推进剂燃料的潜力，其中二氰胺根在反应中发挥了关键作用。二氰胺过渡金属盐，容易与强氧化剂发生反应，金属元素的引入，使其展现出良好的燃烧催化效果。

发明内容

本发明的目的是提供二氰胺过渡金属盐及其制备方法，该类化合物对固体推进剂组分的热分解和燃烧具有催化作用，并且制备方法简单、条件温和、成本低廉。

为达到上述目的，本发明提供了二氰胺过渡金属盐，它的结构通式如下：

其中，n表示金属离子的价态数或者是二氰胺根离子的数量：1、2、3、4等。

进一步的，过渡金属原子M为Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd中的任意一种。

本发明还提供了二氰胺过渡金属盐的制备方法，包括以下步骤：

将过渡金属盐溶液滴加入二氰胺钠溶液，或将二氰胺钠溶液滴加入过渡金属盐溶液，于一定温度下反应一段时间后，冷却至室温，过滤出沉淀产物，用冷水、乙醇洗涤、烘干后得到二氰胺过渡金属盐。

按上述方案，可以用过渡金属盐溶液作为反应底液，将二氰胺钠溶液滴加入其中；也可以用二氰胺钠溶液作为底液，将过渡金属盐溶液滴加入其中。

按上述方案，过渡金属盐为Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd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。

按上述方案，二氰胺钠溶液的溶剂为水、甲醇、乙醇、已腈、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。

按上述方案，过渡金属盐溶液的浓度为0.01～1M。

按上述方案，二氰胺钠溶液的浓度为0.01～1M。

按上述方案，过渡金属盐与二氰胺钠的摩尔比为2:1～1:8。

按上述方案，反应时间为0.1～8h。

按上述方案，反应温度为10～90℃。

本发明具有如下有益效果：

本发明涉及二氰胺过渡金属盐及其制备方法，其优点有：