[发明专利]含能金属-有机框架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种化学式为[Ba(HBTT)(H₂O)₄]_n和[Ba₃(BTT)₂(H₂O)₉]_n的含能金属‑有机框架及其制备方法。本发明利用该优异的高氮含能分子4,5‑二四唑三唑作为含能配体，以强配位能力的金属钡离子Ba(II)作为配位中心，采用调控反应体系pH值得方法成功制备了金属钡及4,5‑二四唑三唑的两例不同维度即1D及3D的含能金属‑有机框架即[Ba(HBTT)(H₂O)₄]_n和[Ba₃(BTT)₂(H2O)₉]_n，该两例化合物具有良好的安全性和爆轰性能，可作为炸药、火药以及推进剂的组成成份，在高能钝感弹药中具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及含能材料，具体涉及化学式为[Ba(HBTT)(H₂O)₄]_n和[Ba₃(BTT)₂(H₂O)₉]_n的含能金属-有机框架及其制备方法。

背景技术

含能金属-有机框架(EMOFs)是近年来发展起来的具有强烈爆炸功能的一类配位聚合物，EMOFs相比普通单质炸药具有“有机”与“无机”的双重优势，含能有机分子与金属无机原子的配位杂化在空间上可以表现为1D、2D或者3D的形式；有序构造的高维度结构决定了这些材料理想的物理性质——高密度及良好的机械性能，和稳定的化学性质——热稳定性好、高能量输出及低感度；这可能为新型含能材料的开发提供全新的方向。此类化合物是目前研究高能、可靠、安全、环保型含能材料的一个重要方向，在炸药、推进剂及烟火剂等领域有着广泛的应用前景。目前报道的成系列的含能金属-有机框架相对较少，尤其是顿感高能的系列EMOFs化合物更为少见。

众所周知，多唑类杂环有机分子具有高氮低碳氢、高能量高密度的特点，这类化合物由于具有更高的正生成焓而格外引人注目。2016年德国慕尼黑大学Thomas M.等人整理报道了4,5-二四唑三唑(4,5-Bis(1H-tetrazol-5-yl)-2H-1,2,3-triazole，H₃BTT)的相关离子盐及衍生物的能量性质，实验表明H₃BTT含氮量高达75.1％、密度1.69g·cm-3、爆速8.36km s-1、爆压24.8GPa；实测其撞击感度(BAM)2J，摩擦感度(BAM)240N，表明其摩擦感度远低于RDX。鉴于此，本发明利用该优异的高氮含能分子作为含能配体，以强配位能力的金属钡离子Ba(II)作为配位中心，采用调控反应体系pH值得方法成功制备了金属钡及4,5-二四唑三唑的两例不同维度(分别为1D及3D)的含能金属-有机框架即[Ba(HBTT)(H₂O)₄]_n及[Ba₃(BTT)₂(H2O)₉]_n，该两例化合物具有良好的安全性和爆轰性能，可作为炸药、火药以及推进剂的组成成份，在高能钝感弹药中具有较好的应用前景。目前，关于金属钡(Ba)及4,5-二四唑三唑(H₃BTT)的两例含能金属-有机框架无公开文献报道。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种化学式为[Ba(HBTT)(H₂O)₄]_n和[Ba₃(BTT)₂(H₂O)₉]_n的含能金属-有机框架及其制备方法。本发明丰富了EMOFs的种类，探究了反应液酸碱度对于反应产物结构的影响规律，为新一代顿感高能含能材料的制备方法提供了新思路。