[发明专利]一种面向含能离子液体-双氧水的自点火催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种面向含能离子液体‑双氧水的自点火催化剂，属于催化剂技术领域。它是一种无机有机杂化离子盐，本发明针对现有含能离子液体和高浓度双氧水之间存在点火困难的技术瓶颈，发明了一种促进含能离子液体和双氧水快速自点火的催化剂。该催化剂为无机有机杂化离子盐，在含能离子液体中具有优异的溶解性。同时,本发明的催化剂和含能离子液体之间具有良好的相容性。本发明的催化剂在含能离子液体中的添加量在5‑25％之间，添加本发明的催化剂后，可以实现含能离子液体和双氧水的快速自点火行为，点火延迟时间小于100ms。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种面向含能离子液体-双氧水的自点火催化剂及其制备方法。

背景技术

推进剂是航天航空的动力来源，在国防工业中发挥着重要作用。航天发动机推进剂主要包括固体、液氧煤油、液氧液氢及自点火四大类推进剂。其中，自点火推进剂发动机无需点火系统，具有点火可靠、无需低温燃料系统、可多次点火、方便节流调速和重启等优点。

目前，自点火推进剂主要由肼类燃料和白烟硝酸或N₂O₄类氧化剂组成。肼类燃料通常都具有毒性高、存储和输运风险高等缺点；氧化剂白烟硝酸或N₂O₄氧化剂通常具有腐蚀性强、安全性差的缺点。因此，研发新型绿色自点火推进剂来替代传统推进剂已成为当今推进剂领域的研究热点。含能离子液体凭借其低蒸气压、高密度、高比冲等优点被广泛认为是肼类燃料的绿色替代物。同时，高浓度双氧水具有分解产物绿色环保的优点，被公认为是绿色环保氧化剂。然而，目前已知的含能离子液体同高浓度双氧水之间并不具有自发点火行为或点火延迟时间过长，不能满足航天航空发动机要求。因此，探索实现含能离子液-双氧水自点火行为的途径具有重大的现实意义。

发明内容

针对现有含能离子液体和高浓度双氧水很难自发点火的技术问题，本发明的目的在于提供一种适用于含能离子液体和高浓度双氧水自点火的催化剂。该催化剂为无机有机杂化离子盐，在含能离子液体中具有优异的溶解性。同时,该催化剂和含能离子液体之间具有良好的相容性。本发明的催化剂在含能离子液体中的添加量在5-25％之间，添加本发明的催化剂后，可以实现含能离子液体和双氧水的快速自点火行为，点火延迟时间小于100ms。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种面向含能离子液体-双氧水的自点火催化剂，它是一种无机有机杂化离子盐，其结构式为：

其中R₁、R₂、R₃为饱和或不饱和烃基及芳香烃基。

本发明还提供了上述面向含能离子液体-双氧水的自点火催化剂的制备方法，包括如下步骤：催化剂合成路线如下：

步骤a：[FcCH₂N(CH₃)₃⁺][I^-]的制备

在室温条件下，将二甲基氨基亚甲基二茂铁加入甲醇中搅拌，滴加碘甲烷，加入完毕后将反应混合物升温并保持一段时间，冷却至室温，采用旋转蒸发的方式除去体系中过量的碘甲烷和溶剂甲醇，得到三甲基氨基亚甲基二茂铁碘盐；

步骤b：催化剂[FcCH₂N(CH₃)₃⁺][CuI₂^-]的制备

将三甲基氨基亚甲基二茂铁碘盐溶解在甲醇中，加入碘化亚铜，加入完毕后将反应混合物升温并保持一段时间，冷却至室温，过滤、甲醇洗涤、干燥后得催化剂四碘合二铜化三甲基氨基亚甲基二茂铁。