一种制备氰基硼氢吡啶类金属配合物的方法

本发明涉及自燃推进剂技术和含能材料领域，具体涉及一种制备氰基硼氢吡啶类金属配合物的方法。

背景技术：

1、推进剂作为火箭的主要动力来源，直接决定了火箭的推进性能和运载能力，为现代的航天事业、深空探索提供了有力保障。固体推进剂是一类能够稳定燃烧并释放出大量高温气体的能量材料，其易于储存和运输的特性使其广泛应用于卫星、空间飞行器和火箭中，对航空事业的发展具有重大意义。

2、在配合物中，将有机含能配体、自燃阴离子与金属离子相结合形成的具有自燃性能的配合物叫作自燃配合物，其可兼具有机含能配体、金属离子与配合物的优势，应用范围更广。金属离子在燃烧反应中具有催化作用，而富氮配体的引入则可提高配合物的能量水平。通过对中心金属离子与有机配体进行调节，可以进一步调控自燃配合物的自燃性能，从而设计出符合固体推进剂性能要求的新型自燃配合物。

3、因此，开发具有超短点火延迟时间、高比冲和高密度的自燃配合物成为推进剂领域研究的热点。据此设计的氰基硼氢吡啶类金属配合物都表现出了良好的催化燃烧性能和短的点火延迟时间。这些配合物的超快自燃点火和合适的物理化学性质使其具有成为自燃推进剂燃料的潜力，在固体推进剂中具有应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种制备氰基硼氢吡啶类金属配合物的方法，该类配合物与强氧化剂接触发生自燃，点火延迟时间短，具有良好的燃烧及催化效果，所述强氧化剂如四氧化二氮、发烟硝酸和过氧化氢，该类配合物可用作固体推进剂的燃料或燃速调节组分，改善推进剂性能，并且制备方法简单、条件温和、产率高。

2、本发明的技术方案为：一种制备氰基硼氢吡啶类金属配合物的方法，其具体步骤为:称取一定量的过渡金属盐加入到容器中，加入溶剂，搅拌均匀，将吡啶类配体加入容器中，在20～80℃下反应0.5～6h，再将氰基硼氢钠加入容器中，20～80℃下回流2～6h，冷却，再持续搅拌2～12h，过滤，洗涤沉淀产物，烘干，得到氰基硼氢吡啶类金属配合物。其结构通式为：

3、

4、式中式中m为过渡金属，优选m为cu、mn、zn、ni、cr或co；r为含有1～4个碳原子的直链烷烃或烯烃中的任意一种，或者r为氨基、吡啶和氰基中的任意一种，优选r为甲基、乙基、丙基、乙烯基、氨基、吡啶或氰基；m表示吡啶类配体数量，一般为2、4、6；n表示氰基硼氢根数量，一般为2、4。

5、优选上述过渡金属盐为过渡金属m对应的盐酸盐、硝酸盐或乙酸盐；其中m为cu、mn、zn、ni、cr或co。

6、优选上述吡啶类配体为吡啶、联吡啶、4-甲基吡啶、4-乙基吡啶、4-乙烯基吡啶、4-丙基吡啶、4-氨基吡啶或4-氰基吡啶。

7、优选上述过渡金属盐和吡啶类配体的摩尔比为1:(2～4)；所述过渡金属盐和氰基硼氢钠的摩尔比为1:(1～2)。

8、优选所述溶剂为甲醇、乙醇、乙腈或水。

9、有益效果：

10、(1)本发明所提供的氰基硼氢吡啶类金属配合物的合成方法具有工艺简单、收率高、条件温和、成本低等优点，有利于规模化生产。

11、(2)本发明所提供的氰基硼氢吡啶类金属配合物中的氰基硼氢根阴离子具有较强还原性，与强氧化剂接触立即发生自燃，具有良好的自燃性能，金属离子对燃烧具有良好的催化作用。本发明所提供的氰基硼氢吡啶类金属配合物具有短点火延迟时间，具有成为固体推进剂燃料或燃速调节剂的潜力。

12、(3)本发明所提供的氰基硼氢吡啶类金属配合物中的取代吡啶类配体在燃烧过程中放出大量的热量，取代基侧链的存在改善了配合物的点火特性，可通过简单的调整配体侧链设计出具有定向自燃特性的金属配合物。

技术特征：

1.一种制备氰基硼氢吡啶类金属配合物的方法，其具体步骤为:称取一定量的过渡金属盐加入到容器中，加入溶剂，搅拌均匀，将吡啶类配体加入容器中，在20～80℃下反应0.5～6h，再将氰基硼氢钠加入容器中，20～80℃下回流2～6h，冷却，再持续搅拌2～12h，过滤，洗涤沉淀产物，烘干，得到氰基硼氢吡啶类金属配合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述过渡金属盐为过渡金属m对应的盐酸盐、硝酸盐或乙酸盐；其中m为cu、mn、zn、ni、cr或co。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述吡啶类配体为吡啶、联吡啶、4-甲基吡啶、4-乙基吡啶、4-乙烯基吡啶、4-丙基吡啶、4-氨基吡啶或4-氰基吡啶。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述过渡金属盐和吡啶类配体的摩尔比为1:(2～4)；所述过渡金属盐和氰基硼氢钠的摩尔比为1:(1～2)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述溶剂为甲醇、乙醇、乙腈或水。

技术总结
本发明涉及一种制备氰基硼氢吡啶类金属配合物的方法，其具体步骤为:称取一定量的过渡金属盐加入到容器中，加入溶剂，搅拌均匀，将吡啶类配体加入容器中，在20～80℃下反应0.5～6h，再将氰基硼氢钠加入容器中，20～80℃下回流2～6h，冷却，再持续搅拌2～12h，过滤，洗涤沉淀产物，烘干，得到氰基硼氢吡啶类金属配合物。该类金属配合物与强氧化剂接触发生自燃，具有良好的点火燃烧特性，可应用于固体燃料或固体推进剂燃烧领域。本发明的制备方法简单、条件温和。

技术研发人员：管国锋,丁靖,马光阳,孙铭,万辉
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23