使用Cu(vim)2(DCA)2复合物对[BMIM]DCA-H2O2推进剂进行催化点火

《RSC Advances》：Catalytic ignition of the [BMIM]DCA-H 2O 2 propellant with the Cu(vim) 2(DCA) 2 complex

　　

张宇琪|姚源|窦佩浩|程庆|张彦强

河南大学化学与分子科学学院，明理路北379号，450046，郑州，中国；邮箱：[e-mail]

离子液体（IL）-H?O?推进剂为传统的肼-N?O?系统提供了一种环保替代方案。由于H?O?的氧化能力较弱，传统的离子液体无法自发点燃。为了解决这一问题，研究者提出了催化点燃的方法，并合成了一系列具有化学式M(vim)?(DCA)?（M = Mn、Fe、Co、Cu）的金属配合物催化剂。单晶X射线衍射分析表明，Mn、Fe和Co配合物呈现八面体几何结构，而Cu配合物则呈现平面四边形几何结构。研究了燃料（10 wt% M(vim)?(DCA)? + 90 wt% [BMIM]DCA）的物理化学性质（T_d、ΔH_c、ΔH_f和I_sp）。动态光散射和紫外-可见光谱分析证实这四种配合物在[BMIM]DCA中分散良好。点燃实验结果显示，Cu(vim)?(DCA)?在H?O?作用下对[BMIM]DCA的催化效果最佳，使其 ignition time（t_id）短至21毫秒。电子顺磁共振（EPR）研究表明，Cu(vim)?(DCA)?能催化H?O?生成活性氧物种（·OH、·O??和1O?），这些物质进一步引发[BMIM]DCA的自发点燃。密度泛函理论（DFT）计算结果显示，Cu(vim)?(DCA)?的零维结构具有不饱和的Cu中心以及富电子的配体框架。这种典型结构使得电子转移高效进行，从而激活H?O?并促进活性氧的生成及燃烧。本研究阐明了金属中心在IL-H?O?体系中的关键作用，并为“双环保”推进剂的催化点燃机制提供了重要见解。