CN103288886A - 双核二茂铁高氮含能离子化合物及其制备方法 - Google Patents

双核二茂铁高氮含能离子化合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种双核二茂铁高氮含能离子化合物，其结构式为
Figure DDA00003352822300011
式中n为2～10的整数，
Figure DDA00003352822300012
为NO3 -、N3 -、硝基酚类负离子、多氰基负离子或双四氮唑负离子。本发明所合成的双核二茂铁高氮含能离子化合物在自然条件下不易挥发，热稳定性好，由于引入了富氮基团，自身具有较高的生成热和燃烧热，用于固体推进剂中，能对固体推进剂贡献能量，且该化合物的催化性能可调控，可满足不同类型固体推进剂的配方要求。本发明方法操作简单、合成成本低，克服了二茂铁及其衍生物合成工艺复杂、价格昂贵、成本高等缺点。

Description

双核二茂铁高氮含能离子化合物及其制备方法
技术领域
本发明属于固体推进剂技术领域，具体涉及一类双核二茂铁高氮含能离子化合物及其制备方法。
背景技术
双核二茂铁类燃速催化剂由于含铁量高、燃速催化效果优良、沸点高、热稳定性好、不易挥发、在固体推进剂中不易迁移等优点，逐渐取代了单核二茂铁类燃速催化剂。然而，双核二茂铁类燃速催化剂虽具有优良的综合性能，但其易氧化、不含能、低温结晶、合成工艺复杂，严重影响了我国各类导弹推进剂装药的贮存寿命、使用可靠性及环境适应性，也无形中大幅度增大了国防科研的经费支出。所以科研工作者做了大量的研究工作试图研制出力学性能更好、工艺性能更简和燃烧性能更高的双核二茂铁类燃速催化剂，常用的方法是在双核二茂铁化合物中引入烷基、羟基、酰基、氨基以及含氮杂环等基团。
美国研究员最早将烷基引入二茂铁分子中得到了2,2-双（乙基二茂铁）-丙烷（Catocene），Catocene是目前商品化的二茂铁类燃烧调节剂，室温下为液体，蒸汽压低，铁含量高，能较大地提高推进剂的综合性能。但Catocene也存在易迁移、易氧化、推进剂使用寿命短的问题。另外，1989年吴艳钟等人也合成了双-(甲基二茂铁基)-甲烷、2，2-双-（甲基二茂铁基）-丙烷和2,2-双（甲基二茂铁基）-丁烷，2004年边占喜等人成功合成了2,2-双-（单烷基二茂铁基）-丙烷和2,2-双（烷基二茂铁基）-丙烷2个系列化合物。Norris和Nielsen等人将羟基引入双核二茂铁基中成功研制了4,4-双-（二茂铁基）-1-戊醇和4,4-双-（二茂铁基庚烷）两种化合物，它们可交联在复合固体推进剂中，从而降低催化剂的迁移性。近年来，众多科研人员又将杂原子化合物引入双核二茂铁基中，2008年，李保国等人发表在《应用化学》第25卷第3期286～289页（2008）中报道合成了全新的二烷基双二茂铁甲氧基乙胺化合物。2010年，袁耀锋等发表在《化学推进剂与高分子材料》第8卷第6期34～37页(2010年）一文中报道成功合成了含氮杂环多核二茂铁类燃烧调节剂。以上众多科研探索所合成的一系列全新双核二茂铁衍生物虽然力学性能得到改善，但仍存在加入量相同情况下催化活性提高不明显甚至降低且合成工艺复杂的问题。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于克服现有二茂铁衍生物类固体推进剂存在的缺点，提供一种在自然条件下不易挥发，热稳定性好，自身具有较高的生成热和燃烧热，且催化性能可调控的双核二茂铁高氮含能离子化合物。
本发明所要解决的另一个技术问题在于为上述双核二茂铁高氮含能离子化合物提供一种操作简单、成本较低的制备方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：该化合物的结构式如下
式中n为2～10的整数，
Figure BDA00003352822100022
为NO3 -、N3 -、硝基酚类负离子、多氰基负离子或双四氮唑负离子。
上述的硝基酚类负离子的结构式如下
Figure BDA00003352822100023
式中X、Y、Z各自独立的代表NO2、NH2或COOH，且X、Y、Z中至少有一个为NO2。
上述的多氰基负离子为
Figure BDA00003352822100024
Figure BDA00003352822100025
上述的双四氮唑负离子为
Figure BDA00003352822100031
或式中A为-N=N-或-NH-。
本发明双核二茂铁高氮含能离子化合物的制备方法为：将化合物A完全溶解于甲醇中，将盐溶解于蒸馏水中，然后将盐的水溶液滴加到化合物A的甲醇溶液中，化合物A与盐的摩尔比为1:1.5～2或1:2.5～3.5，甲醇与蒸馏水的体积比为1:1～1.5，在惰性气体保护下，室温搅拌反应1～2小时，抽滤，将滤饼依次用蒸馏水、甲醇淋洗，真空干燥，得到双核二茂铁高氮含能离子化合物。
上述的化合物A与盐的摩尔比为1:2.5～3.5，盐为含NO3 -或N3 -的银盐、钠盐、钾盐中的任意一种，或者含硝基酚类负离子的钠盐或钾盐，或者带一个单位负电荷的多氰基的钠盐或吡啶盐。
上述的化合物A与盐的摩尔比为1:1.5～2.5，盐为带两个单位负电荷的多氰基的钠盐或吡啶盐，或者含双四氮唑负离子的钠盐或钾盐。
上述化合物A的结构式如下所示
Figure BDA00003352822100033
式中n为2～10的整数。
本发明的双核二茂铁高氮含能离子化合物在自然条件下不易挥发，热稳定性好，由于引入了富氮基团，自身具有较高的生成热和燃烧热，用于固体推进剂中，能对固体推进剂贡献能量，且该化合物的催化性能可调控，可满足不同类型固体推进剂的配方要求。本发明方法操作简单、合成成本低，克服了二茂铁及其衍生物合成工艺复杂、价格昂贵、成本高等缺点。本发明得到国家自然科学基金项目（2117112）的科研资助。
附图说明
图1是黑索金中添加5%的实施例1化合物的差示扫描量热分析曲线。
图2是黑索金中添加5%的实施例4化合物的差示扫描量热分析曲线。
图3是黑索金中添加5%的实施例7化合物的差示扫描量热分析曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100041
将0.50g（0.65mmol）化合物A完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，待溶液完全透明，再逐滴加入溶解于15mL蒸馏水的0.35g（2.07mmol）AgNO3溶液，立即有黄色沉淀生成，通入N2，室温搅拌反应1小时，抽滤，滤饼用蒸馏水洗3次，再用甲醇淋洗3次，然后置于真空干燥箱中70℃干燥24小时，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为a1）0.38g，其熔点为183.5℃，产率为90%。
所得产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3033(二茂铁上双键C-H伸)，2919(甲基C-H伸)，827(甲基C-H弯)，1470(二茂铁C=C)，1384(NO2伸)，1103、1280(C-N伸)；1HNMR(DMSO-d6，δ)：2.80(s，CH3，12H)，3.47(s，CH2，4H)，4.35(s，10H)，4.45(s，8H)，4.60(s，4H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%52.12(52.69)，H%5.98(6.00)，N%8.45(8.78)。
本实施例的化合物A的结构式如下：
Figure BDA00003352822100051
其根据文献方法合成，具体合成方法为：将1g（3.13mmol）二甲胺甲基二茂铁完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，再逐滴加入0.28g（1mmol）二碘乙烷，立即有黄色沉淀生成，通入N2，室温搅拌反应2小时，抽滤，滤饼用乙醚洗2～3次，置于真空干燥箱中50℃干燥24小时，得到化合物A。
实施例2
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100052
将0.50g（0.61mmol）化合物A完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，待溶液完全透明，再逐滴加入溶解于15mL蒸馏水的0.31g（1.83mmol）AgNO3溶液，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为a2）0.40g，其熔点为178.5℃，产率为95%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3038(二茂铁上双键C-H伸)，3001(甲基C-H伸)，835(甲基C-H弯)，1501(二茂铁C=C)，1389(NO2伸)，1105、1285(C-N伸)；1H NMR(DMSO-d6，δ)：1.29(s，CH2，4H)，1.71(s，CH2，4H)，2.86(s，12H)，3.09(m，4H),4.26(s，10H)，4.39(s，8H)，4.50(s，4H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%51.12(51.48)，H%4.98(4.91)，N%10.98(10.92)。
本实施例化合物A的结构式如下，其合成方法与实施例1中化合物A的合成方法相同。
Figure BDA00003352822100061
实施例3
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
将0.50g（0.57mmol）化合物A完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，待溶液完全透明，再逐滴加入溶解于10mL蒸馏水的0.29g（1.71mmol）AgNO3溶液，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为a3）0.39g，其熔点为171.5℃，产率为91.3%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3040(二茂铁上双键C-H伸)，3005(甲基C-H伸)，846(甲基C-H弯)，1505(二茂铁C=C)，1395(NO2伸)，1108、1288(C-N伸)；1HNMR(DMSO-d6，δ)：1.26(s，CH2，12H)，1.68(s，CH2，4H)，2.74(s，12H)，3.01(m，4H)，4.23(s，10H)，4.34(s，4H)，4.36(s，4H)，4.40(s，4H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%51.12(51.48)，H%4.98(4.91)，N%10.98(10.92)。
本实施例的化合物A的结构式如下，其合成方法与实施例1中化合物A的合成方法相同。
Figure BDA00003352822100071
实施例4
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100072
在实施例1中，所用的AgNO3用等摩尔的2,4,6-三硝基苯酚钠替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为b1）0.58g，其熔点为185.7℃，产率为92.1%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3087(二茂铁上双键C-H)，3018(甲基C-H振动峰)，1625、1608(苯环C=C)，1521(二茂铁C=C)，1267(C-O)，1319、1556(Ar-NO2)；1HNMR(DMSO-d6，δ)：2.64(s，CH3，12H)，3.17(m，CH2，4H)，4.09(s，4H)，4.22(s，10H)，4.31(s，4H)，4.41(s，4H)，8.59(s，4H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%49.80(49.50)，H%4.38(4.36)，N%11.78(11.55)。
实施例5
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100081
在实施例2中，所用的AgNO3用等摩尔的2,4,6-三硝基苯酚钠替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为b2）0.60g，其熔点为181.3℃，产率为93.8%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3090(二茂铁上双键C-H)，3021(甲基C-H振动峰)，1635、1618(苯环C=C)，1525(二茂铁C=C)，1269(C-O),1320、1516(Ar-NO2)；1H NMR(DMSO-d6，δ)：1.29(s，CH2，4H)，1.71(s，CH2，4H)，2.85(s，12H)，3.09(m，CH2，4H)，4.25(s，10H)，4.38(s，8H)，4.49(s，4H)，8.59(s，4H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%51.12(51.48)，H%4.98(4.91)，N%10.98(10.92)。
实施例6
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100082
在实施例3中，所用的AgNO3用等摩尔的2,4,6-三硝基苯酚钠替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为b3）0.53g，其熔点为181.3℃，产率为92.0%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3091(二茂铁上双键C-H)，3028(甲基C-H振动峰)，1637、1619(苯环C=C)，1527(二茂铁C=C)，1270(C-O)，1325、1518(Ar-NO2)；1HNMR(DMSO-d6，δ)：1.28(s，CH2，12H)，1.68(s，CH2，4H)，2.84(s，12H)，3.08(m，CH2，4H)，4.25(s，10H)，4.36(s，4H)，4.38(s，4H)，4.48(s，4H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%53.42(53.25)，H%5.56(5.40)，N%10.68(10.35)。
实施例7
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100091
在实施例1中，所用的AgNO3用等摩尔的1,1,3,3-四氰基丙烯酸钾替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为c1）0.47g，其熔点为195.3℃，产率为90.3%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3089(二茂铁上双键C-H伸)，3008(甲基C-H伸)，2197(C≡N)，1481(二茂铁C=C)，1548(C=C)，1002、1245(C-N伸)，823(甲基C-H弯)；1H NMR(DMSO-d6，δ)：2.86(s，CH3，12H)，3.08(m，CH2，4H)，4.26(s，10H)，4.36(s，4H)，4.45(s，4H)，4.50(s，4H)，7.25(s，2H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%63.41(63.33)，H%5.10(5.06)，N%17.59(17.58)。
本实施例1,1,3,3-四氰基丙烯酸钾的结构式如下
Figure BDA00003352822100092
其根据文献方法合成，具体合成方法为：将4.6g（0.082mol）氢氧化钾溶于50mL乙醇中，取20g(0.165mol)乙氧基亚甲基丙二氰溶于20mL乙醇中，然后将氢氧化钾乙醇溶液缓慢滴入0℃的乙氧基亚甲基丙二氰乙醇溶液中，反应完全后加入20mL乙醚，有固体析出，过滤，滤饼用甲醇溶解后，加入正丁醇，加热冷却，析出的固体为1,1,3,3-四氰基丙烯酸钾。
实施例8
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
在实施例2中，所用的AgNO3用等摩尔的1,1,3,3-四氰基丙烯酸钾替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为c2）0.48g，其熔点为188.2℃，产率为92.4%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3091(二茂铁上双键C-H伸)，3010(甲基C-H伸)，2224(C≡N)，1491(二茂铁C=C)，1550(C=C)，1012、1265(C-N伸)，827(甲基C-H弯)；1H NMR(DMSO-d6，δ)：1.29(s，CH2，4H)，1.70(s，CH2，4H)，2.85(s，CH3，12H)，3.08(m，CH2，4H)，4.26(s，10)，4.36(s，4H)，4.40(s，4H)，4.49(s，4H)，7.22(s，2H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%64.95(64.80)，H%5.70(5.67)，N%16.59(16.43)。
实施例9
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100102
在实施例3中，所用的AgNO3用等摩尔的1,1,3,3-四氰基丙烯酸钾替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为C3）0.47g，其熔点为181～181.6℃，产率为90.9%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3098(二茂铁上双键C-H伸)，3018(甲基C-H伸)，2241(C≡N)，1486(二茂铁C=C)，1551(C=C)，1022、1265(C-N伸)，832(甲基C-H弯)；1H NMR(DMSO-d6，δ)：1.28(s，CH2，12H)，1.69(s，CH2，4H)，2.83(s，CH3，12H)，3.06(m，CH2，4H),4.24(s，10)，4.34(s，4H)，4.39(s，4H)，4.47(s，4H)，7.19(s，2H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%66.25(66.08)，H%6.31(6.21)，N%15.59(15.41)。
实施例10
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100111
将0.50g（0.65mmol）实施例1中的化合物A完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，待溶液完全透明，再逐滴加入溶解于15mL蒸馏水的0.24g（1.2mmol）化合物B溶液，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为d1）0.47g，其熔点为202.5℃，产率为89.1%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3087(二茂铁上双键C-H),3018(甲基C-H振动峰)，1625、1608(苯环C=C)，1521(二茂铁C=C)，1454(N=N)，1357(C=N),1282(N-N)；1H NMR(DMSO-d6，δ)：2.66(s，CH3，12H)，3.19(m，CH2，4H)，4.15(s，4H)，4.28(s，10H),4.41(s，4H),4.56(s，4H)，5.3(s，4H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%53.55(53.87)，H%6.02(6.36)，N%19.78(19.63)。
本实施例化合物B的结构式如下所示
Figure BDA00003352822100112
其根据文献方法合成，具体合成方法为：将4.45g二氢铵钠、6.5g叠氮钠加入40mL乙醇与25mL蒸馏水的混合溶液中，再加入75mL盐酸，回流反应4小时，抽滤，固体用乙醇和乙醚淋洗3次，再将此固体溶于热水中同时加入5.0g氢氧化钠，80℃反应1小时，旋干，得到的固体化合物B。
实施例11
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
将0.50g（0.61mmol）实施例2中的化合物A完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，待溶液完全透明，再逐滴加入溶解于15mL蒸馏水的0.22g（1.1mmol）实施例10中的化合物B溶液，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为d2）0.48g，其熔点为197.2℃，产率为91.6%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3091(二茂铁上双键C-H)，3020(甲基C-H振动峰)，1629、1618(苯环C=C)，1523(二茂铁C=C)，1455(N=N)，1359(C=N)，1285(N-N)；1HNMR(DMSO-d6，δ)：2.65(s，CH3，12H)，3.18(m，CH2，4H)，4.13(s，4H)，4.27(s，10H)，4.40(s，4H)，4.50(s，4H)，5.5(s，1H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%56.55(56.19)，H%6.92(6.94)，N%18.78(18.20)。
实施例12
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100122
将0.50g（0.57mmol）实施例3中的化合物A完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，待溶液完全透明，再逐滴加入溶解于15mL蒸馏水的0.20g（1.0mmol）实施例10中的化合物B溶液，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物（记为d3）0.49g，其熔点为194.8℃，产率为92.4%。
产物的波谱数据为：IR(cm-1)：3095(二茂铁上双键C-H)，3021(甲基C-H振动峰)，1632、1620(苯环C=C)，1527(二茂铁C=C)，1457(N=N)，1360(C=N)，1291(N-N)；1HNMR(DMSO-d6，δ)：2.64(s，CH3，12H)，3.16(m，CH2，4H)，4.11(s，4H)，4.20(s，10H)，4.35(s，4H)，4.48(s，4H)，5.6(s，1H)；元素分析(括号内为理论计算值)：C%58.55(58.19)，H%7.92(7.45)，N%16.99(16.96)。
实施例13
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100131
将0.50g（0.65mmol）实施例1中的化合物A完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，待溶液完全透明，再逐滴加入溶解于15mL蒸馏水0.15g（2.17mmol）的叠氮钠溶液，立即有黄色沉淀生成，通入N2，室温搅拌反应2小时，抽滤，滤饼用蒸馏水洗3次，再用甲醇淋洗3次，置于真空干燥箱中70℃干燥24小时，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物0.39g，其熔点为205℃，产率为87.9%。
实施例14
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100132
将0.50g（0.65mmol）实施例1中的化合物A完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，待溶液完全透明，再逐滴加入溶解于15mL蒸馏水0.79g（1.63mmol）的1,1,2,3,3-五氰基丙烯酸吡啶盐溶液，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物0.59g，其熔点为198.8℃，产率为91.2%。
本实施例1,1,2,3,3-五氰基丙烯酸吡啶盐的结构式如下
Figure BDA00003352822100141
其根据文献方法合成，具体合成方法为：在-50℃条件下，将25.62g（0.20mol）四氰乙烯加入盛有100mL丙酮的三口烧瓶中，通入氮气，将7.90g（0.1mol）吡啶与10mL蒸馏水的混合液逐滴加入到该冷溶液中，升温到室温，反应2小时后将反应液浓缩至大量固体析出，然后过滤，用少量水洗后置于真空干燥箱干燥，得到紫色固体1,1,2,3,3-五氰基丙烯酸吡啶盐。
实施例15
以结构式如下的双核二茂铁高氮含能离子化合物为例，其制备方法为：
Figure BDA00003352822100142
将0.50g（0.65mmol）实施例1中的化合物A完全溶解于盛有10mL甲醇的50mL圆底烧瓶中，待溶液完全透明，再逐滴加入溶解于10mL蒸馏水0.22g（0.98mmol）双四氮唑钠盐溶液，立即有黄色沉淀生成，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体双核二茂铁高氮含能离子化合物0.48g，其熔点为208℃，产率为90.5%。
为了证明本发明的有益效果，发明人以黑索金为例，对实施例1、4、7制备的双核二茂铁高氮含能离子化合物（a1、b1、c1）的催化性能进行测试，具体实验情况如下：
取双核二茂铁高氮含能离子化合物5mg、粉末状的黑索金95mg，研磨混合均匀，采用热分析仪对其催化性能进行测试，实验结果见图1～3。
由图1～3可见，纯黑索金在235℃时为最强放热峰温，其放热量为888J/g，当黑索金中添加5%的化合物a1、b1、c1后，最强放热峰温分别为222℃、210℃、208℃，且放出的热量分别为1582J/g、1574J/g、2307J/g。由此可见，与纯黑索金相比，添加本发明化合物后体系的最强放热峰温均提前，且放出的热量叫纯黑索金增加至2倍左右，说明本发明化合物对黑索金的热分解具有良好的燃烧催化作用。

Claims (8)

1.一种双核二茂铁高氮含能离子化合物，其特征在于：该化合物的结构式如下
Figure FDA00003352822000011
式中n为2～10的整数，
Figure FDA00003352822000012
为NO3 -、N3 -、硝基酚类负离子、多氰基负离子或双四氮唑负离子。
2.根据权利要求1所述的双核二茂铁高氮含能离子化合物，其特征在于：所述的硝基酚类负离子的结构式如下
Figure FDA00003352822000015
式中X、Y、Z各自独立的代表NO2、NH2或COOH，且X、Y、Z中至少有一个为NO2。
3.根据权利要求1所述的双核二茂铁高氮含能离子化合物，其特征在于：所述的多氰基负离子为
Figure FDA00003352822000016
Figure FDA00003352822000017
或
4.根据权利要求1所述的双核二茂铁高氮含能离子化合物，其特征在于：所述的双四氮唑负离子为
Figure FDA00003352822000021
或
Figure FDA00003352822000022
式中A为-N=N-或-NH-。
5.一种权利要求1双核二茂铁高氮含能离子化合物的制备方法，其特征在于：将化合物A完全溶解于甲醇中，将盐溶解于蒸馏水中，然后将盐的水溶液滴加到化合物A的甲醇溶液中，化合物A与盐的摩尔比为1:1.5～2或1:2.5～3.5，甲醇与蒸馏水的体积比为1:1～1.5，在惰性气体保护下，室温搅拌反应1～2小时，抽滤，将滤饼依次用蒸馏水、甲醇淋洗，真空干燥，得到双核二茂铁高氮含能离子化合物；
其中，所述化合物A与盐的摩尔比为1:2.5～3.5，盐为含NO3 -或N3 -的银盐、钠盐、钾盐中的任意一种，或者含硝基酚类负离子的钠盐或钾盐，或者带一个单位负电荷的多氰基的钠盐或吡啶盐；所述化合物A与盐的摩尔比为1:1.5～2.5，盐为带两个单位负电荷的多氰基的钠盐或吡啶盐，或者含双四氮唑负离子的钠盐或钾盐；
上述化合物A的结构式如下所示
Figure FDA00003352822000023
式中n为2～10的整数。
6.根据权利要求5所述的双核二茂铁高氮含能离子化合物的制备方法，其特征在于：所述的硝基酚类负离子的结构式如下
Figure FDA00003352822000031
式中X、Y、Z各自独立的代表NO2、NH2或COOH，且X、Y、Z中至少有一个为NO2。
7.根据权利要求5所述的双核二茂铁高氮含能离子化合物的制备方法，其特征在于：所述的带一个单位负电荷的多氰基为
Figure FDA00003352822000032
带两个单位负电荷的多氰基为
8.根据权利要求5所述的双核二茂铁高氮含能离子化合物的制备方法，其特征在于：所述的双四氮唑负离子为
Figure FDA00003352822000035
或
Figure FDA00003352822000036
式中A为-N=N-或-NH-。
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