高氮含能离子型二茂铁类燃速催化剂的设计、合成及其燃烧催化作用研究

针对目前固体推进剂配方中使用的二茂铁类燃速催化剂存在易迁移、易挥发和不含能的缺陷，基于高氮化合物能量高，离子化合物蒸汽压低、不迁移和不挥发的特点，提出合成高氮含能离子型二茂铁类燃速催化剂，彻底解决该类催化剂存在的问题。本项目以含能离子化合物为平台，以高氮化合物金属盐和唑类甲基二茂铁季铵盐分别为阴阳离子源，构建阴阳离子模块，从模块化角度设计与合成从单核型到多核型的多系列高氮含能离子型二茂铁衍生物；系统调控各模块内成员的种类和结构，研究它们的挥发性、迁移性、抗氧化性等物化性质，评价它们的燃烧催化性能，阐述其性能与结构间关系；揭示影响该类燃速催化剂燃烧催化性能的物理化学本质和规律。研究结果不但会彻底解决现有二茂铁类燃速催化剂易迁移和易挥发的问题，而且会提高固体推进剂的能量水平；也有助于发现具有潜在应用价值的二茂铁类燃速催化剂，为开发新一代固体推进剂用高燃速催化剂提供理论指导和新的研究思路。

针对复合固体推进剂配方中使用的中性二茂铁类燃速催化剂存在易迁移和易挥发的缺陷，基于离子化合物蒸汽压低、不易迁移和不易挥发的特点，以及高氮化合物能量高的优势，提出合成高氮含能离子型二茂铁类燃速催化剂。本项目以含能离子化合物为平台，以高氮离子化合物为阴离子源，二茂铁甲基季铵盐和二茂铁甲基烷基咪唑（三氮唑）为阳离子源，构建了阴阳离子模块，从模块化角度设计合成了单核型和双核型的两个系列高氮含能离子型二茂铁衍生物。另外合成了一系列以二茂铁四氮唑为阴离子的高氮离子化合物和相应的碱金属碱土金属盐以及以二茂铁四氮唑为主配体，联吡啶和邻菲罗啉为辅配体的过渡金属配合物。通过系统调控离子型二茂铁衍生物中取代基种类和结构、二茂铁四氮唑金属配合物中金属离子种类和辅助配体结构，研究了这些因素对化合物迁移性、抗氧化性和对固体推进剂主组分热分解的燃烧催化性能的影响，阐述了它们的性能与结构间的关系；揭示了影响该类燃速催化剂燃烧催化性能的物理化学本质和规律；发现了一些具有潜在应用价值的二茂铁类燃速催化剂，为开发新一代复合固体推进剂用二茂铁类燃速催化剂提供了新的研究思路。