[发明专利]氰基硼氢咪唑类金属配合物及其制备方法

说明书

本发明涉及氰基硼氢咪唑类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；R表示咪唑的取代基：甲基、乙基、乙烯基、丙基、烯丙基、炔丙基、丁基等含有1～8个碳原子的烷烃、烯烃或炔烃基团；m表示咪唑类配体数量：2、4、6等；n表示氰基硼氢根数量：1、2、3、4等。将金属硝酸盐、盐酸盐或乙酸盐与取代咪唑和氰基硼氢化钠反应得到氰基硼氢咪唑类金属配合物。该类金属配合物具有良好的燃烧与催化特性，主要作为燃料或燃速调节剂用于固体推进剂领域。并且本发明的制备方法简单、条件温和、原材料易得。

技术领域

本发明涉及固体火箭推进剂技术领域，具体涉及氰基硼氢咪唑类金属配合物及其制备方法。

背景技术

推进剂是火箭的动力能源，直接影响火箭的起飞规模和运载能力，对航天技术和国防事业的发展具有重大意义。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，易于储存和运输，广泛应用在各种型号导弹、空间飞行器等固体发动机中，其性能优劣直接影响了武器的生存能力和作战效能。复合固体推进剂除含有燃料和氧化剂外，一般还需要加入增塑剂、安定剂、燃速调节剂等多种功能组分。

含能配合物是由含能配体、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，在高能炸药、推进剂燃烧催化剂、起爆药等领域具有应用价值。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Cu等过渡金属、Pb等重金属、Y等稀土金属作为金属催化离子，以富氮杂环及其衍生物作为含能配体补充能量。

硼氢化合物燃烧时放出大量的热，作为高能燃料，已经用于火箭弹和汽车燃料。氰基硼氢根离子与氧化剂具有良好的反应活性，据此设计的氰基硼氢咪唑类金属配合物，兼具金属元素的催化活性、咪唑类配体和含硼阴离子的能量特性，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氰基硼氢咪唑类金属配合物及其制备方法，该类配合物具有良好的燃烧及催化效果，可用作固体推进剂的燃料或燃速调节组分，提升其性能，并且制备方法简单、条件温和。

为达到上述目的，本发明提供了氰基硼氢咪唑类金属配合物，该类配合物的结构通式如下：

其中，m表示取代咪唑配体数量，常见为2、4、6；n表示氰基硼氢根数量，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，咪唑取代基团R为含有1～8个碳原子的烷烃、烯烃或炔烃中的任意一种。

本发明还提供了氰基硼氢咪唑类金属配合物的制备方法，包括以下步骤：

一定温度下，将咪唑类配体加入金属盐的溶液中，反应第一段时间后，再将氰基硼氢化钠的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、乙醇等洗涤后烘干。

或者：一定温度下，将氰基硼氢化钠的溶液加入金属盐的溶液中，反应第三段时间后，再将咪唑类配体加入上述反应液，反应第四段时间后，冷却至室温，过滤出沉淀产物，用冷水、乙醇等洗涤后烘干。

按上述方案，取代咪唑为N-甲基咪唑、N-乙烯基咪唑、N-烯丙基咪唑、N-炔丙基咪唑、N-丁基咪唑等含有1～8个碳原子的N-烷烃、烯烃或炔烃基取代咪唑的任意一种。

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，取代咪唑与金属盐的摩尔比为1:1～8:1。

按上述方案，金属盐与氰基硼氢化钠的摩尔比为2:1～1:6。