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[摘 要]推进剂用含能燃烧催化剂是有含能基团（硝基、叠氮基等）的配体或高氮含量配体制备的含能金属盐或配合物。综合阐述了研究前沿的几类含能燃烧催化剂的制备和研究现状，并展望了该类燃烧催化剂的发展趋势和应该着力加强的研究方向。
[关键词]推进剂，含能燃烧催化剂，燃烧性能，研究现状
中图分类号：X667 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0366-01
引 言
本文主要从近年来研究较为活跃的含能燃烧催化剂入手，在系统归纳国内外文献报道的基础上，对处于研究前沿的几类含能催化剂的制备和研究现状进行了总结和评述，并展望了该类燃烧催化剂的发展趋势和应该着力加强的研究方向。
1、三唑金属盐类燃烧催化剂
在三唑金属盐类燃烧催化剂中，3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮（NTO）金属盐类是其中研究最为广泛的一类高能催化剂，NTO-具有强极性，分子羰基氧原子、硝基氧原子以及成环氮原子均具有孤对电子，因此易于与金属离子形成含能配合物，形成配合物后分子中会形成氢键，有利于氧和氮上过多电子的转移，使体系更加稳定，从而降低了感度，可用作含能催化剂，在推进剂领域的研究与应用备受国内外研究者的关注。黄新萍[1]等以NTO为原料，经中和反应和复分解反应的一锅法合成了NTO铅正盐，并对其密度，热分解放热量、生成热、感度以及相容性等进行了测试，简单的方法使其具有工业化前景。樊学忠[2]等将NTO铅铜衍生物作为燃烧催化剂使用在AP-CMDB推进剂中会促进其粘合剂NC/NG体系的热分解从而在降低压强下提高燃速，降低燃速压强指数，而将NTO铜正盐使用在AP-CMDB推进剂中则会同时促进粘合剂体系和氧化剂AP的热分解，产生优良的催化效果。付小龙等将NTO铅盐与苯二甲酸铅、碳酸铅对CMDB推进剂燃烧性能的催化效果进行了研究，研究结果表明含能催化剂比不含能催化剂对燃速提高的效果更明显。丁黎[4]等将NTO铅盐配合物和碳酸铅分别加入到含CL-20的NEPE推进剂中发现，含碳酸铅的推进剂在7MPa之前燃速有所提高，之后则变化不大，而含NTO铅盐的推进剂则在整个压力范围内燃速都会提高，压力指数也略有下降。
2、四唑金属盐类燃烧催化剂
四唑类化合物本是一类低感度低特征高能化合物，而四唑类含能金属盐类也可作固体推进剂的高效含能燃烧催化剂，相比于三唑金属盐类催化剂，四唑金属盐类催化剂的研究相对少些，在四唑金属盐类催化剂中研究最多的就是5-取代基四唑含能金属盐。邓敏智[15]等合成了5-亚二甲基四唑铅和苯基四唑铅并制备了铜、铅、锶盐，赵凤起[16]等将上述四唑金属盐作为含能催化剂用于RDX-CMDB中，发现四唑类化合物的铅、铜盐和其他铜或铅盐催化剂复合使用时，均可提高推进剂的燃速，并产生一低压强指数区。之后邓敏智[15]等又合成并表征了5-苯基四唑和5-亚甲基二四唑及其铜、铅、锶盐，然后将其使用在改性双基推进剂中研究其燃烧性能，研究结果表明制备的四唑类金属铅盐展示出较好的催化作用，另外两种催化剂在一定压强区间内也可降低推进剂的压强指数。李志敏[17]等将1，5-二氨基四唑与Co、Cu的苦味酸盐反应合成了DAT含能配合物并进行了表征，研究发现，这两种DAT含能配合物对AP、HMX和HNIW的热分解有一定影响，将这两种含能配合物使用在GAP/HNIW推进剂中进行研究，结果发现在3-11MPa下其在提高推进剂燃速及降低燃速压强指数方面表现出良好的催化效果。
3、硝基吡啶金属盐类燃烧催化剂
硝基吡啶金属盐类燃烧催化剂也是含能催化剂领域关注的主要方向之一，多数硝基吡啶化合物具有含氮量高、生成焓高和热安定性好的特点，关于其催化效果和推进剂燃烧性能研究的报道也较为丰富。刘进剑[21]等利用2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶-1-氧化物（ANPyO）和Ni、Cu、Fe合成了三种过渡金属配合物，并用DSC的方法测试了以上三种配合物与RDX、HMX、NC以及铝粉的相容性，结果表明含Ni与Cu配合物与上述材料有较好的相容性，而感度测试也表明配合物是不敏感的含能材料，进一步研究发现三种配合物对高氯酸铵热分解具有良好的催化作用。郑玉梅[22]等合成了4-羟基-3，5-二硝基吡啶氮氧化物的铜盐以及铅盐，研究表明此类化合物对RDX、AP以及NC+NG混合物的热分解有较为明显的催化作用。赵凤起[23]等研究了6种含能羟基吡啶铅、铜盐分别对RDX/CMDB微烟推进剂燃烧性能的影响，结果表明含硝基的羟基吡啶铅盐具有较好的催化燃烧作用和降低压力指数的能力，进一步将以上铅铜盐进行复合使用发现当催化剂加入量一定时，羟基吡啶铅盐、铜盐复合使用比单一的铅盐或铜盐有更好的催化效率和降低压力指数的能力。
4、几种具有高能潜力的新型燃烧催化剂
其他含能燃烧催化剂还包括硝基苯类、硝基咪唑类、碳酰肼类等，它们多含有硝基，这是因为含有两种或两种以上金属离子的硝基配合物作为催化剂具有以下特点：一方面，含有的硝基在分解时，可释放一定的能量或产生氮氧化物气体，是推进剂的能量和燃气生成量增加；另一方面，又能改变推进剂中某些成分的热分解速率。
郭效德[26]使用反相微乳液法制备了亚微米K2Pb[Co（NO2）6]，将其对HMX热分解催化效果进行进一步研究发现，其粒径越小，催化效果越好。
储氢合金燃烧剂储存了一定量的氢，有着独特的燃烧特性，备受广大科研工作者的关注，刘磊力等研究了Mg2NiH4，Mg2Cu-H和MgH2对HTPB/AP复合固体推进剂性能的影响，结果表明，镁基储氢材料对AP和推进剂的热分解有明显的催化作用，并使推进剂在8MPa下的燃速提高。窦燕蒙，罗运军等分别制备了Al/AP/HTPB和储氢合金/AP/HTPB推进剂，对其燃烧性能进行研究发现，储氢合金对推进剂凝聚相反应有催化作用，使反应热和燃速均得到有效提高。
5、結束语
在含能燃烧催化剂的研究方面，今后当结合推进剂对高能、高燃速、低特征信号的要求，寻求能量较高且感度较低的含能阴离子或配体，制备并优选出高效含能燃烧催化剂，加强其在推进剂配方中的应用及其作用机理的研究，从基础理论角度说明其与推进剂配方体系的相关性。
参考文献
[1] 黄新萍，常佩，王伯周，等.含能燃烧催化剂NTO盐的合成与性能[J].化学推进剂与高分子材料，2013，11（5）：56-59.
[2] 樊学忠，李吉祯，张腊莹，等.NTO铅铜衍生物对AP-CMDB推进剂燃烧性能和热分解的影响[J].含能材料，2007，15（4）：316-319.
[3] 付小龙，李吉祯，刘小刚，等.铅盐对高能无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响[J].含能材料，2007，15（4）：329-331.
[关键词]推进剂，含能燃烧催化剂，燃烧性能，研究现状
中图分类号：X667 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0366-01
引 言
本文主要从近年来研究较为活跃的含能燃烧催化剂入手，在系统归纳国内外文献报道的基础上，对处于研究前沿的几类含能催化剂的制备和研究现状进行了总结和评述，并展望了该类燃烧催化剂的发展趋势和应该着力加强的研究方向。
1、三唑金属盐类燃烧催化剂
在三唑金属盐类燃烧催化剂中，3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮（NTO）金属盐类是其中研究最为广泛的一类高能催化剂，NTO-具有强极性，分子羰基氧原子、硝基氧原子以及成环氮原子均具有孤对电子，因此易于与金属离子形成含能配合物，形成配合物后分子中会形成氢键，有利于氧和氮上过多电子的转移，使体系更加稳定，从而降低了感度，可用作含能催化剂，在推进剂领域的研究与应用备受国内外研究者的关注。黄新萍[1]等以NTO为原料，经中和反应和复分解反应的一锅法合成了NTO铅正盐，并对其密度，热分解放热量、生成热、感度以及相容性等进行了测试，简单的方法使其具有工业化前景。樊学忠[2]等将NTO铅铜衍生物作为燃烧催化剂使用在AP-CMDB推进剂中会促进其粘合剂NC/NG体系的热分解从而在降低压强下提高燃速，降低燃速压强指数，而将NTO铜正盐使用在AP-CMDB推进剂中则会同时促进粘合剂体系和氧化剂AP的热分解，产生优良的催化效果。付小龙等将NTO铅盐与苯二甲酸铅、碳酸铅对CMDB推进剂燃烧性能的催化效果进行了研究，研究结果表明含能催化剂比不含能催化剂对燃速提高的效果更明显。丁黎[4]等将NTO铅盐配合物和碳酸铅分别加入到含CL-20的NEPE推进剂中发现，含碳酸铅的推进剂在7MPa之前燃速有所提高，之后则变化不大，而含NTO铅盐的推进剂则在整个压力范围内燃速都会提高，压力指数也略有下降。
2、四唑金属盐类燃烧催化剂
四唑类化合物本是一类低感度低特征高能化合物，而四唑类含能金属盐类也可作固体推进剂的高效含能燃烧催化剂，相比于三唑金属盐类催化剂，四唑金属盐类催化剂的研究相对少些，在四唑金属盐类催化剂中研究最多的就是5-取代基四唑含能金属盐。邓敏智[15]等合成了5-亚二甲基四唑铅和苯基四唑铅并制备了铜、铅、锶盐，赵凤起[16]等将上述四唑金属盐作为含能催化剂用于RDX-CMDB中，发现四唑类化合物的铅、铜盐和其他铜或铅盐催化剂复合使用时，均可提高推进剂的燃速，并产生一低压强指数区。之后邓敏智[15]等又合成并表征了5-苯基四唑和5-亚甲基二四唑及其铜、铅、锶盐，然后将其使用在改性双基推进剂中研究其燃烧性能，研究结果表明制备的四唑类金属铅盐展示出较好的催化作用，另外两种催化剂在一定压强区间内也可降低推进剂的压强指数。李志敏[17]等将1，5-二氨基四唑与Co、Cu的苦味酸盐反应合成了DAT含能配合物并进行了表征，研究发现，这两种DAT含能配合物对AP、HMX和HNIW的热分解有一定影响，将这两种含能配合物使用在GAP/HNIW推进剂中进行研究，结果发现在3-11MPa下其在提高推进剂燃速及降低燃速压强指数方面表现出良好的催化效果。
3、硝基吡啶金属盐类燃烧催化剂
硝基吡啶金属盐类燃烧催化剂也是含能催化剂领域关注的主要方向之一，多数硝基吡啶化合物具有含氮量高、生成焓高和热安定性好的特点，关于其催化效果和推进剂燃烧性能研究的报道也较为丰富。刘进剑[21]等利用2，6-二氨基-3，5-二硝基吡啶-1-氧化物（ANPyO）和Ni、Cu、Fe合成了三种过渡金属配合物，并用DSC的方法测试了以上三种配合物与RDX、HMX、NC以及铝粉的相容性，结果表明含Ni与Cu配合物与上述材料有较好的相容性，而感度测试也表明配合物是不敏感的含能材料，进一步研究发现三种配合物对高氯酸铵热分解具有良好的催化作用。郑玉梅[22]等合成了4-羟基-3，5-二硝基吡啶氮氧化物的铜盐以及铅盐，研究表明此类化合物对RDX、AP以及NC+NG混合物的热分解有较为明显的催化作用。赵凤起[23]等研究了6种含能羟基吡啶铅、铜盐分别对RDX/CMDB微烟推进剂燃烧性能的影响，结果表明含硝基的羟基吡啶铅盐具有较好的催化燃烧作用和降低压力指数的能力，进一步将以上铅铜盐进行复合使用发现当催化剂加入量一定时，羟基吡啶铅盐、铜盐复合使用比单一的铅盐或铜盐有更好的催化效率和降低压力指数的能力。
4、几种具有高能潜力的新型燃烧催化剂
其他含能燃烧催化剂还包括硝基苯类、硝基咪唑类、碳酰肼类等，它们多含有硝基，这是因为含有两种或两种以上金属离子的硝基配合物作为催化剂具有以下特点：一方面，含有的硝基在分解时，可释放一定的能量或产生氮氧化物气体，是推进剂的能量和燃气生成量增加；另一方面，又能改变推进剂中某些成分的热分解速率。
郭效德[26]使用反相微乳液法制备了亚微米K2Pb[Co（NO2）6]，将其对HMX热分解催化效果进行进一步研究发现，其粒径越小，催化效果越好。
储氢合金燃烧剂储存了一定量的氢，有着独特的燃烧特性，备受广大科研工作者的关注，刘磊力等研究了Mg2NiH4，Mg2Cu-H和MgH2对HTPB/AP复合固体推进剂性能的影响，结果表明，镁基储氢材料对AP和推进剂的热分解有明显的催化作用，并使推进剂在8MPa下的燃速提高。窦燕蒙，罗运军等分别制备了Al/AP/HTPB和储氢合金/AP/HTPB推进剂，对其燃烧性能进行研究发现，储氢合金对推进剂凝聚相反应有催化作用，使反应热和燃速均得到有效提高。
5、結束语
在含能燃烧催化剂的研究方面，今后当结合推进剂对高能、高燃速、低特征信号的要求，寻求能量较高且感度较低的含能阴离子或配体，制备并优选出高效含能燃烧催化剂，加强其在推进剂配方中的应用及其作用机理的研究，从基础理论角度说明其与推进剂配方体系的相关性。
参考文献
[1] 黄新萍，常佩，王伯周，等.含能燃烧催化剂NTO盐的合成与性能[J].化学推进剂与高分子材料，2013，11（5）：56-59.
[2] 樊学忠，李吉祯，张腊莹，等.NTO铅铜衍生物对AP-CMDB推进剂燃烧性能和热分解的影响[J].含能材料，2007，15（4）：316-319.
[3] 付小龙，李吉祯，刘小刚，等.铅盐对高能无烟改性双基推进剂燃烧性能的影响[J].含能材料，2007，15（4）：329-331.