[发明专利]一种五唑铅复合盐及其制备方法

说明书

本发明公开了一种五唑铅复合盐及其制备方法，其分子式为Pb₁₂H₈₂N₁₀₄O₅₃，具有三维配位聚合物结构。其步骤为：制备五唑铅溶液；合成复合盐反应；溶剂挥发合成Pb₁₂(N₅)₂₀(NO₃)₄(H₂O)₄₁晶体。本发明的五唑铅复合盐是五唑铅的一种稳定存在形式，具有制备方法简单、稳定性佳、零氧平衡等优点，可以作为固体推进剂燃烧催化剂使用。

技术领域

本发明涉及一种五唑复合盐Pb₁₂(N₅)₂₀(NO₃)₄(H₂O)₄₁及其制备方法，属于固体推进剂燃烧催化技术领域。

背景技术

现代战争对各类导弹和火箭的飞行速度提出了更高的要求，因此，作为导弹和火箭发动机的动力能源，推进剂的性能直接影响相关武器的作战和生存能力。目前，使用燃速调节剂改善推进剂的燃烧性能已被广泛研究。在保证发动机稳定工作的前提下，希望通过添加燃烧催化剂来实现推进剂燃速的宽范围调节和低压强指数特征。固体推进剂中常用的燃烧催化剂主要有铜、铅、铁、钛、锡、铬等的氧化物或其有机盐，但这些催化剂大部分不含能，虽然它们的用量不多，但对推进剂燃烧性能的影响很大。所以，开发含能燃烧催化剂始终是研究人员致力解决的一个技术难题。

近期研究表明，以四唑、四嗪等为代表的多氮含能配合物作为新型含能燃烧催化剂在推进剂中具有应用前景，是固体推进剂燃烧催化剂发展的重要方向。西南科技大学曾发明铅配位化合物Pb(BTO)(H₂O)作为一种燃烧催化剂，并申请了发明专利(CN105949138A)。

五唑负离子是一种稳定性优异的全氮物种，为平面结构，具有芳香性和一定的稳定性，燃烧产物全部为氮气，对环境无污染，同时可以降低武器的特征信号。自2017年南京理工大学首次分离出常温常压下稳定的五唑负离子盐固体(Science,2017,355:374-376；Nature,2017,549:78-81)，五唑的金属衍生物被大量合成。其中包括[Na(N₅)(H₂O)]·2H₂O、[Mn(H₂O)₄(N₅)₂]·4H₂O、[Fe(H₂O)₄(N₅)₂]·4H₂O、[Co(H₂O)₄(N₅)₂]·4H₂O、[Zn(H₂O)₄(N₅)₂]·4H₂O、[Mg(H₂O)₆(N₅)₂]·4H₂O、[Na₈(N₅)₈(H₂O)₃]_n、MPF-1、[Ag(N₅)]_n、[Ag(NH₃)₂]⁺[Ag₃(N₅)₄]^-、[LiNa(N₅)₂(H₂O)₄]·H₂O和[K(N₅)]_n等(Chemical Society Reviews,2018,47:7522-7538；Dalton Transactions,2017,46:14088-14093；Dalton Transactions,2017,46:11046-11052；Angewandte Chemie International Edition,2018,57:2592-2595；NatureCommunications,2018,9:1269；Science China Materials,2019,62:283-288)。五唑负离子优异的配位能力和五个潜在配位点，使其具有丰富的配位模式。将具有燃烧催化作用的铅离子与五唑负离子配位，再通过添加硝酸根离子改善氧平衡，进一步提高能量，形成Pb₁₂(N₅)₂₀(NO₃)₄(H₂O)₄₁配位化合物，同时具有催化和高能的特征，为固体推进剂提供了一种优异的新型含能燃烧催化剂，在固体推进剂燃烧催化领域具有良好的应用前景。