一种氮杂环型硼氢类离子液体及其制备方法

本发明属于含能离子盐，具体为一种氮杂环型硼氢类离子液体及其制备方法。

背景技术：

1、航天器推进系统目前广泛采用肼及其衍生物作为燃料。在应用中，肼类燃料表现出了良好的燃烧和推进性能，但随着人们环保意识的日益增强，肼类燃料的劣势也渐渐呈现，如易挥发、强致癌和重污染等。针对这些问题，世界各国已广泛开展相关研究，如开发低蒸汽压的绿色燃料，作为肼及其衍生化合物的更新换代产品。

2、离子液体(ionic liquids，ils)是近年来材料化学领域新兴的一类环境友好功能材料。2008年，二氰胺阴离子(—n(cn)2)和咪唑类阳离子组成的ils被发现可与氧化剂白色发烟硝酸(wfna)接触后发生点火燃烧，现称具有这种性质的离子液体为“自燃离子液体(hypergolic ionic liquids，hils)”。与肼类燃料相比，自燃离子液体通常有极低的蒸汽压、低毒性和高密度等优点。迄今为止，科研工作者们相继开发和研究了二氰胺、硝氰胺等氰胺类、硼氢类、叠氮类、磷氢类等多类自燃离子液体。相较于氰胺类和叠氮类等自燃离子液体，硼氢类自燃离子液体具有更低的粘度、更短的点火延迟时间和更低的成本等优势，被认为是最有潜力的新一代推进剂燃料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高能氮杂环型硼氢类离子液体及其制备方法。

2、为达到上述目的，本方案如下：一种高能氮杂环型硼氢类离子液体，具有如下结构：

3、

4、其中，

5、本发明还提供了上述高能氮杂环型硼氢类离子液体的制备方法，包括如下步骤：

6、将nh4b3h8的水溶液和氮杂环型离子盐的水溶液混合，搅拌反应一段时间，将反应后的溶液于4℃下静置过夜，析出的产物经过滤或分液提取，干燥后得到氮杂环型硼氢类离子液体。

7、进一步的，氮杂环型离子盐选自咪唑离子盐、三唑离子盐、吡啶类离子盐中任意一种。

8、更进一步的，咪唑离子盐中的阳离子为1，3-二甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑、1-丙基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑中任意一种，阴离子为cl–、br–或i–。

9、更进一步的，三唑离子盐的阳离子为1,4-二甲基-1,2,4-三唑，阴离子为cl–、br–或i–。

10、更进一步的，吡啶类离子盐的阳离子为1-乙基吡啶，阴离子为cl–、br–或i–。

11、进一步的，nh4b3h8与氮杂环型离子盐的摩尔比为1：1。

12、进一步的，室温下搅拌反应4h。

13、进一步的，干燥温度不超过室温25℃。

14、与现有技术相比，本发明有益效果如下：

15、(1)本发明首次将nh4b3h8作为硼氢类离子液体的原料，并提供了一系列氮杂环型硼氢类离子液体；

16、(2)所用制备方法简单，操作简便可控，易于放大；

17、(3)所制备的氮杂环型硼氢类离子液体都有着较高的分解放热焓，含能量高，不易挥发，稳定性较好，无高毒性基团，污染较小，在离子液体推进剂方面有广阔的应用前景。

18、说明书附图

19、图1为实施例1的核磁氢谱(nmr 1h)图。

20、图2为实施例1的dsc图像。

21、图3为实施例2的核磁氢谱(nmr 1h)图。

22、图4为实施例2的dsc图像。

23、图5为实施例3的核磁氢谱(nmr 1h)图。

24、图6为实施例3的dsc图像。

25、图7为实施例4的核磁氢谱(nmr 1h)图。

26、图8为实施例4的dsc图像。

27、图9为实施例5的核磁氢谱(nmr 1h)图。

28、图10为实施例5的dsc图像。

29、图11为实施例6的核磁氢谱(nmr 1h)图。

30、图12为实施例6的dsc图像。

技术特征：

1.一种高能氮杂环型硼氢类离子液体，其特征在于，具有如下结构：

2.一种高能氮杂环型硼氢类离子液体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，氮杂环型离子盐选自咪唑离子盐、三唑离子盐、吡啶类离子盐中任意一种。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，咪唑离子盐中的阳离子为1，3-二甲基咪唑、1-乙基-3-甲基咪唑、1-丙基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑离子中任意一种，阴离子为cl–、br–或i–。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，三唑离子盐的阳离子为1,4-二甲基-1,2,4-三唑离子，阴离子为cl–、br–或i–。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，吡啶类离子盐的阳离子为1-乙基吡啶离子，阴离子为cl–、br–或i–。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，nh4b3h8与氮杂环型离子盐的摩尔比为1：1。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，室温下搅拌反应4h。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，干燥温度不超过室温25℃。

技术总结本发明属于含能离子盐技术领域，公开了一种氮杂环型硼氢类离子液体及其制备方法。该离子液体中的阴离子为B<subgt;3</subgt;H<subgt;8</subgt;<supgt;–</supgt;；阳离子为1，3‑二甲基咪唑、1‑乙基‑3‑甲基咪唑、1‑丙基‑3‑甲基咪唑、1‑丁基‑3‑甲基咪唑、1‑乙基吡啶、1,4‑二甲基‑1,2,4‑三唑中的一种。该方法将NH<subgt;4</subgt;B<subgt;3</subgt;H<subgt;8</subgt;与氮杂环型离子盐在水相中进行离子交换反应，经低温析出后过滤或分液分离得到产品。该类离子液体稳定性好，含能量高，在离子液体推进剂方面有广阔的应用前景。技术研发人员：王鹏程,郭睿磊,陆明,林秋汉,许元刚受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2