高氯酸铵（AP）存在热分解温度较高、放热不集中的问题,影响固体推进剂的发展需求。添加燃烧催化剂能够改善AP热分解性能,制备催化活性高的燃烧催化剂是极为重要的。双金属配合物具有独特的电子结构、金属间协同作用能够提高催化活性,能从分子层级分散金属活性中心,是一类极具潜力的燃烧催化剂。本论文以多齿羧酸为配体,与两种金属中心配位,制备了系列双金属配合物,开展了双金属配合物对AP热分解的催化性能研究。本文主要研究内容如下:
（1）以均苯三甲酸（H3BTC）、2,3-吡嗪羧酸（2,3-H2pzdc）为有机配体,Pb（Ⅱ）、Co（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）为金属中心制备了10种配合物,分别是Pb-BTC、Pb-Co-BTC、Pb-Ni-BTC、Pb-Zn-BTC、Co-Ni-BTC、Pb-pzdc、Pb-Co-pzdc、Pb-Ni-pzdc、Pb-Zn-pzdc和Co-Ni-pzdc。通过单晶X射线衍射确定了晶体结构,其中,Pb-BTC和Pb-M-BTC均属于三斜晶系、P~1空间群。Co-Ni-BTC、Pb-Ni-pzdc以及Co-Ni-pzdc属于单斜晶系,分别对应C2、P21/n及Cc空间群。配合物的框架结构均具有良好的热稳定性,BTC系列配合物热分解温度高于400℃,pzdc系列配合物分解温度均大于350℃。
（2）以双金属配合物为前驱体,高温煅烧制备了四种双金属复合材料。采用XRD、SEM-EDS深入研究了复合材料的结构组成、微观形貌、元素分布,结果表明,Pb-Co-BTC-500℃为Co3O4、Pb O掺杂的碳基复合多孔材料,Co-Ni-BTC-500℃为Ni Co O2、Ni O掺杂的碳基复合多孔材料,Pb-Co-pzdc-400℃为Co3O4、Pb O、N掺杂的碳基复合材料,Ni-Co-pzdc-380℃为Ni Co O2、N掺杂的碳基复合材料。
（3）研究了双金属配合物及复合材料对AP热分解催化性能及机理。结果表明,双金属配合物作为燃烧催化剂能够有效降低AP的高温分解峰及反应活化能。其中,Pb-Co双金属体系对AP的催化性能最佳,分别将AP的高温分解峰温度降低92.4℃和105.0℃。双金属复合材料催化性能在双金属配合物的基础上显著提高,其中Ni-Co-pzdc-380℃的催化效果最好,将AP的高温分解峰温度降低了136.0℃,活化能降低了128.44 k J·mol-1。基于Pb-Co-BTC配合物,提出了双金属配合物可能的催化机理。
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