异核金属四唑羧酸类含能配合物的设计、合成及对NEPE推进剂燃烧性能的影响研究

The primary drawbacks of NEPE propellant are high pressure index values and the difficulty of the modification of burning rate. The energy complexes with tetrazole and its derivatives could be used as combustion catalyst in solid propellant owing to the high energy，high densities and low sensitivity.Previous work shows that some rare earth complexes and perovskite-type oxides etc.can influence the combustion behavior of the propellant and reduce the pressure index. However, at the same time, some oxides have effect on the propellant solidify，and thus the test sample can not be prepared and the combustion properties can also not be measured. So, we will intend to synthesize series of green different nuclear metal tetrazole carboxylic acid complexes on the the previous experimental results and the first priciple calculations. This can improve the energy of the NEPE propellant and the solidification property. The synthesis and characterization of the different nuclear metal tetrazole carboxylic acid complexes will be researched,and the catalytic mechanism of them for HMX,NG thermal decomposition as well as the relation of structure and catalytic performance of them will be discussed.The foundation for the tetrazole and their derivatives application in the high energy propellant was been laid.

硝酸酯增塑的聚醚推进剂（NEPE）存在的燃速调节困难，压强指数高等弊端一直末能得到解决。四唑化合物及其衍生物与金属离子形成的含能配合物具有高能、钝感等特点，有望作为固体推进剂的燃速催化剂。前期的工作表明：一些稀土和过渡金属的复合物及钙钛矿结构的氧化物等对NEPE推进剂有降低压强指数并调节燃速的作用，但也有部分复合氧化物影响推进剂的固化性能，导致无法进行正常的推进剂制备及性能研究。因此，本课题拟根据已有的研究结果，设计系列稀土和过渡金属构成的异核金属四唑羧酸类配合物并对其进行量化计算，据计算结果合成系列异核四唑羧酸类配合物，由于其与推进剂主要成分都是有机物，可望能避免对推进剂固化作用的影响。研究含能配合物的可控合成及表征，探讨其对推进剂主要组分如奥克托金（HMX），硝化甘油（NG）等的热分解作用，探讨配合物结构与催化性能之间的关系，为异核金属四唑羧酸类配合物作为燃速催化剂奠定理论和实验基础。

硝酸酯增塑的聚醚推进剂（NEPE)存在着压力指数高，燃烧性能难以调节等弊端。金属含能燃烧催化剂一方面不会降低推进剂的能量，另一方面可原位分解产生新鲜的超细金属氧化物，从而提高其对推进剂的燃烧性能。另外，由于推进剂由多种组分构成，催化剂又具有明显的选择性：即对某种组分有催化作用的，对另一种却没有，所以相对于单核金属配合物催化剂，多核或异核的含能配合物由于单位质量配合物含有更多的金属氧化物或多种金属之间可能存在的协同催化作用，所以合成多核或异核的含能燃烧催化剂具有重要的应用前景。. 奥克托金( HMX)是NEPE中重要的组成成分之一,其热分解性能明显影响整个推进剂的燃烧性能。为节约时间和成本,本课题合成了一系列四氮唑乙酸的多核含能配合物，研究了它们对HMX的催化作用及配合物所形成 的混合物对HMX等的协同催化作用。如多核 {[Bi6O3(tza)5(NO3)2(HO)5]·H2O}n 及 {[CuIIFeIII3O(tza)6(H2O)3]·Cl·(NO3)2·4H2O}n (Htza = tetrazole-1-acetic acid)的合成及表征等（用单晶衍射，差热-热重，光电子能谱等手段对合成的产品进行了表征）。另外，通过量化计算，解释和预测了所合成配合物所具有物理和化学性能，如催化能力大小等。系列实验结果表明：所合成的系列配合物大多数是稳定性良好的钝感含能配合物，对HMX热分解具有明显的催化作用，且所合成的配合物以不同比例所形成的混合物对HMX具有不同的协同催化指数，协同指数高达3以上，所以它们有望成为NEPE推进剂中高效燃烧催化剂。. 另外，根据所合成的含能配合物的结构特征，探讨它们对其它推进剂中的主要成分如高氯酸铵（AP), 黑索今（RDX)的催化热分解作用，以寻找它们在其它推进剂中应用的可能性。对部分配合物的荧光和光催化性能也进行了探讨。