[发明专利]一种电化学合成偶氮四唑非金属盐含能材料的方法

摘要

本发明公开了一种电化学合成偶氮四唑非金属盐含能材料的方法。它是首先配制浓度比5‑氨基四唑：碱(NaOH或KOH)：无机盐(硝酸胍、三氨基硝酸胍、氯化铵)=1：2～4：1的溶液；接着以稳定的金属电极为反应电极，将配制好的溶液作为电解液，通过直流或者脉冲电源在反应电极上施加1.5～5.0 V电压，促使5‑氨基四唑间反应偶联反应，生成偶氮四唑非金属盐化合物；最后通过分离过滤等操作，得到高纯的偶氮四唑二胍、偶氮四唑三氨基胍、偶氮四唑铵等含能材料。该方法具有操作简单，绿色环保的特点。

主权项

1.一种电化学合成偶氮四唑非金属盐含能材料的方法，其特征在于：通过反应溶液配制，电化学反应条件控制，以及产物分离3个主要步骤得以实现，具体如下：A、称取24 g NaOH溶解于100 mL水中，配成6 mol/L的NaOH溶液，接着称取17 g 5‑氨基四唑溶解于该NaOH溶液中，配制成2 mol/L的5‑氨基四唑碱溶液，之后在2 mol/L的5‑氨基四唑碱溶液加入24.4 g硝酸胍，配制成合成偶氮四唑二胍盐的反应液；在该反应液中，三种物质浓度比为：5‑氨基四唑： NaOH：硝酸胍=1：3：1；以金丝电极为反应电极，量取100 mL配制好的反应溶液为电解液，通过直流电源在金丝反应电极上施加3.0 V的反应电压，进行3.5 h的电化学合成反应；反应后，过滤洗涤反应液中生成的沉淀物，得到高纯的偶氮四唑二胍；B、称取28 g KOH溶解于200 mL水中，配成2.5 mol/L的KOH溶液，接着称取17 g 5‑氨基四唑溶解于该KOH溶液中，配制成1 mol/L的5‑氨基四唑碱溶液，之后在1 mol/L的5‑氨基四唑碱溶液加入10.7 g氯化铵，配制成合成偶氮四唑铵盐的反应液；在该反应液中，三种物质浓度比为：5‑氨基四唑： KOH：氯化铵=1：2.5：1；以铂片电极为反应电极，量取200 mL配制好的反应溶液为电解液，通过脉冲直流电源在铂片反应电极上施加2.5 V的反应电压，进行5 h的电化学合成反应；反应后，把反应液先在70℃条件下逐渐蒸发溶剂至70 mL，再把剩余溶液置于5℃条件下进行偶氮四唑铵盐结晶，过滤洗涤反应液中生成的沉淀物，得到高纯的偶氮四唑铵；C、称取12.75 g 5‑氨基四唑溶解于100 mL 25%浓氨水中，配制成1.5 mol/L的5‑氨基四唑氨水溶液，作为合成偶氮四唑铵盐的反应液；以铂丝电极为反应电极，量取100 mL配制好的溶液为电解液，通过直流电源在铂丝反应电极上施加4.0 V的反应电压，进行4 h的电化学合成反应；反应后，将反应液放在70℃条件下逐渐蒸发溶剂至30 mL，再把剩余溶液置于5℃条件下进行偶氮四唑铵结晶，洗涤过滤得到偶氮四唑铵；D、称取112 g KOH溶解于1000 mL水中，配成2 mol/L的KOH溶液，接着称取85 g 5‑氨基四唑溶解于该KOH溶液中，配制成1 mol/L的5‑氨基四唑碱溶液，之后在1 mol/L的5‑氨基四唑碱溶液加入167 g三氨基硝酸胍，配制成合成偶氮四唑三氨基胍盐的反应液；在该反应液中，三种物质浓度比为：5‑氨基四唑： KOH：三氨基硝酸胍=1：2：1；以片状的钛网电极为反应电极，量取1000 mL配制好的反应溶液为电解液，通过直流电源在钛网反应电极上施加4.0 V的反应电压，进行8 h的电化学合成反应；反应后，过滤洗涤反应液中生成的沉淀物，得到高纯的偶氮四唑三氨基胍；E、称取20 g NaOH溶解于100 mL水中，配成5 mol/L的NaOH溶液，接着称取17 g 5‑氨基四唑溶解于该NaOH溶液中，配制成2 mol/L的5‑氨基四唑碱溶液，在该反应液中，两种物质浓度比为：5‑氨基四唑： NaOH=1：2.5；以金丝电极为反应电极，量取100 mL配制好的反应溶液为电解液，通过直流电源在金丝反应电极上施加2.0 V的反应电压，进行3.5 h的电化学合成反应；反应后，将溶液置于5℃条件下进行偶氮四唑钠结晶，得到高纯的偶氮四唑钠五水合物24.2 g；之后，把制得的24.2 g偶氮四唑钠五水合物在70℃条件下溶解于水中，再在该溶液中加入20.36 g三氨基硝酸胍，使两种物质发生离子置换反应，冷却至室温后分离得到偶氮四唑三氨基胍沉淀。