一种高稳定性高能EMOFs材料的制备方法与流程

本发明涉及含能材料，具体涉及一种高稳定性高能emofs材料的制备方法。

背景技术：

1、含能金属有机骨架(emofs)材料是一类由多氮唑类含能有机配体和金属离子在配位相互作用驱动下，通过分子自组装而成的具有不同维度和空间结构的配位化合物。作为含能材料的一个重要组成部分，emofs材料凭借着稳定的几何拓扑学结构、可设计的含能配体、可调控的爆轰性能和安全性而受到广泛关注。从emofs材料的化学结构来看，emofs材料主要是以单一配位金属离子和单一有机含能配体为主，通过更换不同的单一配位金属离子或单一有机含能配体，以制备新型emofs材料是当前调节其理化性能最主要的方法。然而，对于大多数emofs材料而言，改变配位金属离子或有机含能配体，并不能保证一定可以合成具有全新结构和性能的emofs材料，合成新的具有应用潜力的emofs材料难度较大且不可控，因此如何调节emofs材料的骨架结构来实现其性能和应用的提升是当前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种高稳定性高能emofs材料的制备方法，操作简单、安全高效的制备高稳定性高能emofs材料，保持原始emofs材料骨架结构的完整性的同时，有效提升emofs材料的能量特性及稳定性。

2、本发明所采用的技术方案是：一种高稳定性高能emofs材料的制备方法，包括如下步骤：

3、s01：将原料分别加入到溶剂中，升温搅拌至完全溶解、过滤，分别得到原料溶液；

4、所述原料包括金属离子盐、富氮唑类配体和高能分子调节剂；

5、所述原料溶液包括金属离子盐溶液、富氮唑类配体溶液和高能分子调节剂溶液；

6、s02：将所述原料溶液按混合顺序进行混合，搅拌，向其中第一次滴加强酸溶液，恒温搅拌，过滤，得到澄清透明混合溶液；

7、s03：将所述澄清透明混合溶液转移至反应装置中，向其中第二次滴加强酸溶液，然后将所述反应装置密封在恒温烘箱中，静置，析出的透明晶体即为高稳定性高能emofs材料。

8、优选的，所述金属离子盐包括cu(no3)2、cu(bf4)2、cuso4、co(no3)2、co(bf4)2、cocl2、zn(no3)2、zn(bf4)2、znso4、fe(no3)2、feso4、fecl2、ni(no3)2、nicl2及其对应金属离子盐水合物中的一种；

9、所述金属离子盐溶液的浓度大于等于1.5mg·ml-1。

10、优选的，所述富氮唑类配体为4,4′-偶氮-1,2,4-三唑。

11、优选的，所述高能分子调节剂包括5,5′-联四唑-1,1′-二氧羟铵盐和3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮中的一种。

12、优选的，所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯和二氯甲烷中的一种。

13、优选的，步骤s02中所述混合顺序为先将金属离子盐溶液和富氮唑类配体溶液混合，然后加入高能分子调节剂溶液；30～70℃条件下搅拌1～3h，向其中第一次滴加强酸溶液，恒温搅拌0.5～2h；

14、所述步骤s03中的静置条件为20～60℃条件下静置7～14天。

15、优选的，所述金属离子盐溶液与富氮唑类配体溶液的摩尔比为5:1～1:5；

16、所述高能分子调节剂溶液小于等于总溶液的40wt％。

17、优选的，所述强酸溶液为38％浓hcl、98％浓h2so4和68％浓hno3中的一种。

18、优选的，所述第一次滴加强酸溶液的量为溶液总体积的1％～10％。

19、优选的，所述第二次滴加强酸溶液的量为1～10滴。

20、上述技术方案的有益效果：

21、(1)本发明通过将高能炸药用于emofs材料理化性能调节中，操作简单、安全高效，借助高能炸药与emofs材料金属中心原子之间存在一定的配位相互作用，实现emofs材料化学结构的修饰和空间结构的调整，进而实现emofs材料的理化性能调节。

22、(2)本发明所述方法得到的理化性能调节后的高稳定性高能emofs材料可保持原始emofs材料骨架结构的完整性，同时可有效提升emofs材料的能量特性及稳定性。

23、(3)本发明分别采用高能炸药tkx-50和nto作为高能分子调节剂，当用量不一致时，得到的emofs材料其理化性能对比差距明显。

24、(4)本发明所述采用高能炸药tkx-50和nto作为高能分子调节剂所制得的高稳定性高能emofs材料均具有作为耐热钝感炸药的潜力。

技术特征：

1.一种高稳定性高能emofs材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高稳定性高能emofs材料的制备方法，其特征在于，所述金属离子盐包括cu(no3)2、cu(bf4)2、cuso4、co(no3)2、co(bf4)2、cocl2、zn(no3)2、zn(bf4)2、znso4、fe(no3)2、feso4、fecl2、ni(no3)2、nicl2及其对应金属离子盐水合物中的一种；

3.根据权利要求1所述的高稳定性高能emofs材料的制备方法，其特征在于，所述富氮唑类配体为4,4′-偶氮-1,2,4-三唑。

4.根据权利要求1所述的高稳定性高能emofs材料的制备方法，其特征在于，所述高能分子调节剂包括5,5′-联四唑-1,1′-二氧羟铵盐和3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮中的一种。

5.根据权利要求1所述的高稳定性高能emofs材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为去离子水、甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、乙酸乙酯和二氯甲烷中的一种。

6.根据权利要求1所述的高稳定性高能emofs材料的制备方法，其特征在于，步骤s02中所述混合顺序为先将金属离子盐溶液和富氮唑类配体溶液混合，然后加入高能分子调节剂溶液；30～70℃条件下搅拌1～3h，向其中第一次滴加强酸溶液，恒温搅拌0.5～2h；

7.根据权利要求6所述的高稳定性高能emofs材料的制备方法，其特征在于，所述金属离子盐溶液与富氮唑类配体溶液的摩尔比为5:1～1:5；

8.根据权利要求1所述的高稳定性高能emofs材料的制备方法，其特征在于，所述强酸溶液为38％浓hcl、98％浓h2so4和68％浓hno3中的一种。

9.根据权利要求1所述的高稳定性高能emofs材料的制备方法，其特征在于，所述第一次滴加强酸溶液的量为溶液总体积的1％～10％。

10.根据权利要求1所述的高稳定性高能emofs材料的制备方法，，其特征在于，所述第二次滴加强酸溶液的量为1～10滴。

技术总结
本发明涉及含能材料技术领域，具体公开了一种高稳定性高能EMOFs材料的制备方法，包括如下步骤：S01：将原料分别加入到溶剂中，升温搅拌至完全溶解、过滤，分别得到原料溶液；所述原料包括金属离子盐、富氮唑类配体和高能分子调节剂；所述原料溶液包括金属离子盐溶液、富氮唑类配体溶液和高能分子调节剂溶液；S02：将所述原料溶液按混合顺序进行混合，搅拌，向其中第一次滴加强酸溶液，恒温搅拌，过滤，得到透明混合溶液；S03：将所述澄清透明混合溶液转移至反应装置中，向其中第二次滴加强酸溶液，然后将所述反应装置密封在恒温烘箱中，静置，析出的透明晶体即为高稳定性高能EMOFs材料。

技术研发人员：彭盼盼,郭翔,李洪旭,陶博文,顾健,史淑婧,赵霞,杜黎小松,杜芳
受保护的技术使用者：湖北航天化学技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22