二茂铁修饰氮唑-硼烷复合物通过双通路机制实现与过氧化氢的高效自燃点火

本研究针对低浓度过氧化氢（H2O2）难以实现安全自燃点火的关键难题，开发了集二茂铁催化功能与氮唑-硼烷自燃特性于一体的分子设计策略。所合成复合物（Fc 4-7）均实现与70% H2O2的超快速点火（最短延迟时间46 ms），添加LiNO3后进一步缩短至27 ms，比冲达249.9 s，揭示了电子转移与自由基反应协同的双通路点火机制。

　　

过氧化氢（H₂O₂）的操作安全性与其浓度直接相关，这使得开发能与低浓度H₂O₂（如70%）发生自发点火的自燃燃料成为重要且具有挑战性的目标。目前大多数常规燃料受限于固有反应性缺陷，无法实现与70% H₂O₂的超燃点火。为此研究人员开发了"一体化"分子设计策略，通过整合二茂铁（Ferrocene）的催化功能与咪唑/三唑-硼烷的自燃特性，合成出新型高活性复合物（Fc 4–7）。所有合成复合物均 demonstrated 与70% H₂O₂的超燃点火特性，其中Fc-6表现出最短点火延迟时间（46 ms）。为进一步提升性能，向70% H₂O₂中添加硝酸锂（LiNO₃）使点火延迟时间显著缩短至27 ms。比冲计算结果显示，Fc-6与70% H₂O₂ + 30% LiNO₃组合时具有最高比冲（249.9 s）。机理研究揭示了双通路点火过程：1）二茂铁介导的电子转移加速H₂O₂分解产生OH自由基；2）B–H键与OH自由基剧烈反应释放大量热量，引燃周围可燃小分子。