固体推进剂的燃烧性能是影响导弹弹道性能的主要因素,通常在固体推进剂中添加燃速催化剂来调节推进剂的燃烧性能。二茂铁类化合物由于具有优良的调节功能,成为目前复合推进剂中应用广泛的一类燃速催化剂。目前商品化的二茂铁燃速催化剂在药柱加工以及储存过程中存在易迁移、易挥发和易氧化老化等问题,导致药柱的储存年限减少,增大了国防建设开支。因此研制热稳定性高、抗氧化能力强、迁移性低、催化活性高的新型燃速催化剂至关重要。本论文将富氮、协同催化的概念引入到二茂铁离子型燃速催化剂中,设计并合成了一系列新型双核二茂铁三氮唑离子型金属配合物,并对其进行了结构表征以及性能测试。本文主要研究工作如下:(1)利用点击法合成了具有较高含氮量(含氮量22.15%)、较高含铁量(二茂铁含量40.87%)、较好配位能力的化合物4-氨基-3,5-双(4-二茂铁基-1,2,3-三氮唑-1-甲基)-1,2,4-三氮唑(BFcTAz);以 BFcTAz 作配体,Cr(NO3)3·9H2O、MnSO4·H2O、Fe(NO3)3·9H2O、CoSO4·7H2O、Ni(NO3)2 6H2O、Cu(NO3)2-3H2O、Zn(NO3)2·6H2O、Cd(NO3)2·4H2O、Pb(NO3)2为阳离子源,含能化合物苦味酸钠、斯蒂芬酸钠、三硝基间苯三酚钠、1,1,3,3-四氰基丙烯钾、1,1,2,3,3-五氰根丙烯酸吡啶、1,1,2,5,6,6-六氰根-3,4-二氮己二烯四乙基铵为阴离子源,合成了 54种双核二茂铁三氮唑离子型金属配合物。通过1HNMR、13CNMR和单晶X射线衍射技术确定了配体的结构,通过FT-IR、UV/Vis、EA、TG技术对所合成的配合物进行了结构表征。(2)通过循环伏安法测试了配合物的氧化还原性能。数据显示:所合成的配合物的氧化电位和还原电位高于相同条件下的正丁基二茂铁、叔丁基二茂铁和卡托辛,抗氧化能力显著;此外,通过研究部分配合物的峰电位随扫描速度的变化规律,发现配合物的阴阳极峰电流与扫描速率的平方根存在线性关系,表明所合成的配合物的电化学反应过程受扩散控制。(3)运用TG技术评价了配合物的热稳定性。结果表明:配合物中结晶水的失去在120 ℃以下,配位水离去发生在220 ℃以下,配合物骨架在200 ℃以上发生坍塌分解,相比商品化的燃速催化剂卡托辛,所合成的配合物具有较好的热稳定性。(4)运用DSC技术分别评价了所合成配合物对高氯酸铵(AP)、黑索金(RDX)、奥克托金(HMX)和1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)热分解的燃烧催化性能。结果表明:添加最佳百分含量(4 wt.%或5 wt.%)的任意一种配合物于AP中,可使AP放热趋于集中,其中高温分解峰温提前至313.6-370.1℃,向低温方向移动了 59.2-115.7 ℃。同时,AP在整个阶段的放热量增大,其中化合物43对AP的燃烧催化效果最明显,放热量达1749.6 J.g-1。同种阴离子的系列化合物中,以Cu、Zn作为中心金属的配合物7、8、16、17、26、34、43、44和52催化AP热分解能力较强,放热量为1404.4-1749.6 J·g-1。所合成的配合物可使RDX的分解峰温有微弱前移,多数配合物可使RDX的放热量增大,同种阴离子的系列化合物中,以Cu作为中心金属的配合物7、16、34、43和52催化能力较强,放热量较标样RDX增加了 253.5-395.2 J.g-1,其中化合物43催化效果最好,达到1330.3J.g-1。所合成化合物可使FOX-7放热峰温提前0.3-17.9℃,除个别化合物无明显催化能力外,大多数化合物可使FOX-7的放热量增大,催化效果明显优于同等条件下的卡托辛。其中,以Cu作为中心金属的配合物催化能力较优,化合物7、16、25、34、43和52可使FOX-7放热量增加27.6-265.1 J.g-1。所合成配合物对HMX热分解的催化效果并不明显。(5)在非等温条件下,利用Kissinger方程、Ozawa方程、积分法评价化合物31、37、43催化RDX以及化合物33、42催化HMX的热分解动力学过程,得到了相关热分解动力学参数及热分解机理函数。数据表明,化合物对RDX和HMX的分解峰温提前和活化能的降低有明显催化作用,相比标样RDX,利用Kissinger方程和Ozawa方程计算的化合物31、37、43可使RDX降低的活化能分别为3.53 kJ·mol-1、16.94 kJ·mol-1、21.82 kJ.mol-1,化合物 33、42 可使 HMX 降低的活化能分别为50.16 kJ·mol-1、78.78 kJ·mol-1,这与化合物催化RDX、HMX热分解放热量存在正相关关系。综上所述,所合成的配合物对固体推进剂中含能材料AP、RDX和FOX-7均具有较好的燃烧催化效果,特别是铜金属配合物催化能力优异,具有潜在的应用价值。