一种1,1,4,4-k8凯发

本发明涉及一种含能材料，具体涉及一种1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯(tmtz)的合成方法，尤其指tmtz的电化学合成方法。

背景技术：

1、肼类燃料，包括偏二甲肼(udmh)、单甲基肼(mmh)、无水肼(n2h4)等，是液体型号导弹和运载火箭中最广泛使用的燃料。然而，肼在应用过程中存在人体毒性大(人体吸收迅速且排泄缓慢)、环境毒性大、与空气混合易产生爆炸混合物等隐患。研究发现，1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯(tmtz)是极为理想的肼类燃料替代物：1)其室温下是液体，沸点是mmh的两倍，蒸气压比mmh高十一倍；2)理论比冲高，与udmh相当；3)生物毒性较肼类燃料大幅降低。

2、目前报道的tmtz(结构式如ⅰ所示)的合成一般使用化学氧化法，特点是偏二甲肼与多种氧化剂的氧化二聚反应，例如使用卤素、碘酸盐或溴酸盐、氧化汞、催化二聚合成1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯。也可将二甲胺在水中使用氯胺氨化得到偏二甲肼，随后在弱碱性的氯胺水溶液中氧化得到中间体氮烯，加热条件下最后获得四甲基四氮烯。以上方法多使用了大量有毒试剂，且还存在副反应多，污染大，后处理困难，成本高等问题。

3、

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法。

2、为此，本发明所提供的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法包括：以偏二甲肼为原料，在常温常压条件利用电化学反应制备1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯。

3、可选的方案是，所述电化学反应中采用的阳极材料选自铂、金、银和钛中的一种或两种的组合；阴极材料选自钛、锌、铜、镍和碳中的一种或两种的组合；电解质溶液为含盐水溶液。

4、可选的方案是，所述两种的组合为一种材料的片材上缠绕有另一种材料的丝材、一种材料的网片上缠绕有另一种材料的丝材、一种材料表面涂有另一种材料的涂层或一种材料表面沉积有另一种材料。

5、可选的方案是，阳极材料还可以选自表面带金属涂层的铂、金、银或钛。

6、可选的方案是，所述电解质溶液选自氢氧化钠水溶液、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液、碳酸钠水溶液或碳酸氢钠水溶液。

7、可选的方案是，所述电解质溶液浓度为0.01-5mol/l；所述偏二甲肼在电解质溶液中的含量为：0.02-10mol/l。

8、可选的方案是，所述电化学反应采用恒流电解或恒压电解。

9、可选的方案是，所述电化学反应的电压不小于0.5v。

10、可选的方案是，所述反应液的ph值为8-10。

11、可选的方案是，反应时长为1-30h。

12、本发明的tmtz的合成方法，是绿色环保、可持续发展的电化学合成技术，以偏二甲肼为原料，能够在常温常压条件下进行，且过整个反应程无其它物质加催化剂的引入，产品纯度高于98.5％，并具有规模化生产潜力。

技术特征：

1.一种1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，方法包括：以偏二甲肼为原料，在常温常压条件利用电化学反应制备1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯。

2.根据权利要求1所述的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，所述电化学反应中采用的阳极材料选自铂、金、银和钛中的一种或两种的组合；阴极材料选自钛、锌、铜、镍和碳中的一种或两种的组合；电解质溶液为含盐水溶液。

3.根据权利要求2所述的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，所述两种的组合为一种材料的片材上缠绕有另一种材料的丝材、一种材料的网片上缠绕有另一种材料的丝材、一种材料表面涂有另一种材料的涂层或一种材料表面沉积有另一种材料。

4.根据权利要求2所述的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，阳极材料还可以选自表面带金属涂层的铂、金、银或钛。

5.根据权利要求2所述的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，所述电解质溶液选自氢氧化钠水溶液、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液、碳酸钠水溶液或碳酸氢钠水溶液。

6.根据权利要求2所述的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，所述电解质溶液浓度为0.01-5mol/l；所述偏二甲肼在电解质溶液中的含量为：0.02-10mol/l。

7.根据权利要求1所述的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，所述电化学反应采用恒流电解或恒压电解。

8.根据权利要求1所述的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，所述电化学反应的电压不小于0.5v。

9.根据权利要求1所述的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，所述反应液的ph值为8-10。

10.根据权利要求1所述的1,1,4,4-四甲基-2-四氮烯的电化学制备方法，其特征在于，反应时长为1-30h。

技术总结
本发明一种1,1,4,4‑四甲基‑2‑四氮烯的电化学制备方法。所公开的方法包括使用偏二甲肼作为原料进行常温常压电化学合成tmtz。所制备产物产率达到50.61％，产物纯度可达98.5％，不仅合成步骤简单，且过程安全可靠，无毒副产物生成，具有很好的规模化生产前景。

技术研发人员：薛琪,刘斌,张咪,毕福强,王伯周,李祥志,马玲,汪琨凯
受保护的技术使用者：西安近代化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8