[發明專利]一種改性石墨烯基鐵配合物及其合成方法

有效

• 申請號: 201910802113.6
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110526945B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 趙鳳起;張明;楊燕京;安亭;李輝
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: C07F15/02
• 分類號: C07F15/02;C07F7/18;B01J31/22;C06B23/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 趙曉宇

本發明公開了一種改性石墨烯基鐵配合物，其結構式如I所示。其合成過程包括以下步驟：(1)N?氨乙基?γ?氨丙基三甲氧基硅烷改性氧化石墨烯合成氨基化石墨烯；(2)氨基化石墨烯與水楊醛反應合成改性石墨烯?席夫堿配體；(3)改性石墨烯?席夫堿配體與二價鐵離子配位合成改性石墨烯基鐵配合物。本方法所合成的改性石墨烯基鐵配合物對高氯酸銨(AP)熱分解具有顯著的催化作用，可作為AP基復合推進劑中的燃燒催化劑使用。

技術領域

本發明涉及一種改性石墨烯基鐵配合物及其合成方法，該化合物可有效促進高氯酸銨(AP)的熱分解，可作為AP基復合固體推進劑的燃燒催化劑使用。

背景技術

固體推進劑在戰術導彈和火箭中具有廣泛的應用，其綜合性能直接關系到現代武器裝備系統的精確打擊、高能毀傷及生存能力。燃燒催化劑是固體推進劑的重要部分，對改善固體推進劑的燃燒性能具有顯著作用。

以AP作為氧化劑的復合固體推進劑由于眾多的優異性能而具有較為廣泛的應用，含鐵的催化劑可有效促進AP的熱分解，進而提升AP基復合推進劑的燃燒性能。目前，納米氧化鐵、二茂鐵及二茂鐵衍生物卡托辛在AP基復合固體推進劑中具有較好的催化效果。

雖然上述三種催化劑均可有效促進AP的熱分解，但它們各有其缺陷和不足。納米氧化鐵由于具有較大的比表面積而易于團聚，團聚后催化性能顯著降低；二茂鐵在推進劑中較易遷移，遷移后造成推進劑的不穩定燃燒，長儲穩定性較差；而二茂鐵衍生物卡托辛的使用可在一定程度上降低二茂鐵的遷移性，但是會使推進劑的感度提高，難以滿足實際應用需求。

鑒于此，亟需尋找一種新型的鐵系燃燒催化劑，石墨烯基鐵配合物保持了石墨烯材料的二維結構，具有較好的分散性，表面豐富的催化活性位點可有效促進AP熱分解，并且避免了二茂鐵遷移性的問題。此外，石墨烯優異的導熱和潤滑性能已被證實具有優異的降低推進劑感度的作用，可滿足復合固體推進的發展需要，在推進劑領域具有較好的應用前景。

發明內容

為了解決現有催化體系的不足和缺陷，本發明提供一種改性石墨烯基鐵配合物及其合成方法。本發明的改性石墨烯基鐵配合物的結構式如I所示：

本發明的改性石墨烯基鐵配合物的合成路線：

為實現上述目的，本發明提供的改性石墨烯基鐵配合物的合成方法包括以下步驟：

(1)氨基化石墨烯的合成：

將分散好的氧化石墨烯乙醇分散液置于三頸燒瓶中，滴加適量N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，于回流條件下(78℃)反應2h，反應結束后冷卻至室溫，離心收集并用乙醇洗滌得到氨基化石墨烯。其中，N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷與氧化石墨烯質量比為10～15。

(2)改性石墨烯-席夫堿配體的合成：

將分散好的氨基化石墨烯乙醇分散液置于三頸燒瓶中，滴加適量水楊醛乙醇溶液，于回流條件下(78℃)反應3h，反應結束后冷卻至室溫，離心收集并用乙醇洗滌得到石墨烯-席夫堿配體。其中，水楊醛與氨基化石墨烯質量比為5～10。

(3)改性石墨烯基鐵配合物的合成

將石墨烯-席夫堿配體乙醇分散液與配置好的氯化亞鐵水溶液混合，于50～60℃下反應4h，反應結束后冷卻至室溫，離心收集并用乙醇洗滌得到改性石墨烯-席夫堿鐵復合物。其中，石墨烯-席夫堿配體與氯化亞鐵的質量比為0.5～1，乙醇與水的體積比為2～5。

本發明的優點與積極效果：