雙四唑類過渡金屬含能配合物的合成及性質(zhì)研究.pdf

1、雙四唑類含能化合物由于高能、鈍感等特性而成為具有潛力的第四代含能材料之一。四唑環(huán)上的成環(huán)N原子所具有的孤對電子為其與金屬配位形成配合物提供了可能。為了達到含能配合物的能量與穩(wěn)定性的統(tǒng)一，本論文在設(shè)計制備雙四唑類能量金屬鹽時，引入輔助配體參與配合物的合成；測定了配合物的晶體結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性；研究了配合物對推進劑主要組分熱分解行為的影響，為其可能作為燃燒催化劑的應用研究提供理論支持。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)以5，5'-偶氮四唑

2、離子(ATZ<'2->)、N,N'-二四唑胺離子(BTA<'2->)為基礎(chǔ)配體、鄰菲噦啉(O-phen)、2，2’-聯(lián)吡啶(2，2’-bipyridyl)為輔助配體，在水或醇/水混合體系中通過液相反應合成了六個系列34種過渡金屬配合物，即MATZ·nH<,2>O、MATZ(phen)<,m>·nH<,2>O、MATZ(bpy)<,m>·nH<,2>O、MBTA·nH<,2>O、MBTA(phen)m·nH<,2>O和MBTA(bpy)<

3、,m>·nH<,2>O(M=Mn，Co，Ni，Cu，Zn，Pb)(ATZ<'2>=5，5’-azoterazolate，BTA<'2->=N,N-bis-(1(2)H-tetrazol-5-yl-)ammonium)。通過量熱手段從能量角度對它們的液相合成反應的可行性進行了評價。實驗結(jié)果表明：配合物的液相合成反應均為放熱反應，有利于反應的進行，是該類配合物易于生成的熱力學依據(jù)。 (2)通過IR和X-射線單晶衍射等手段對配合物進行

4、了表征。結(jié)果表明：配合物中配體采取了不同的配位模式：ATZ<'2->配體的配位模式中發(fā)現(xiàn)了未見文獻報道的四種新的配位方式，BTA<'2->在配合物中的成鍵方式也不同于文獻報道。 (3)對34種配合物的熱穩(wěn)定性研究結(jié)果表明：配合物都較容易失水，混配配合物的脫水產(chǎn)物對熱表現(xiàn)出了較高的穩(wěn)定性；對同樣的基礎(chǔ)配體ATZ<'2->或BTA<'2->、有phen參與的配合物的脫水產(chǎn)物的穩(wěn)定性要高于bpy參與的配合物，主要歸因于phen有比bp

5、y更大的共軛體系；對同樣的輔助配體而言，BTA<'2->的鰲合配位能力使得該類配合物脫水產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性較ATZ<'2->參與的配合物高。 (4)通過DSC技術(shù)研究了配合物對推進劑主要組分(RDX、HMX、NC/NG和AP)熱分解性能的影響。配合物脫水產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性是影響單組分熱分解性能的重要因素。配合物與單組分組成的二元混合體系的熱分解過程符合性質(zhì)相近的同類型物質(zhì)在相同實驗條件下進行同類型反應的動力學補償效應。 (5)對