Inorganic Chemistry：双金属MOF合成提升阻燃剂水稳定性新策略

我团队在《Inorganic Chemistry》（中科院1区，影响因子4.6）发表了题为“Synthesis of Bimetallic Metal-Organic Frameworks: A Strategy to Enhance Water Stability for Flame Retardants”的研究论文，我团队硕士研究生吴红为第一作者，王滨燊和金波教授为通讯作者，西南科技大学为第一通讯单位。

【研究背景】

低特征信号固体推进剂是航空与导弹隐身技术的核心需求，而发动机尾焰二次燃烧（复燃）的抑制是降低特征信号的关键。钾盐通过高温释放KOH，可有效中断自由基链式反应，是目前最直接、便捷的阻燃手段。然而，传统钾盐普遍吸湿性强、水溶性好，在水加工过程中易流失，导致组分损失与工艺兼容性差；后续发展的有机钾盐虽改善了水稳定性，却抑制了推进剂中复合催化剂的活性，造成整体燃速下降。因此，开发兼具高效阻燃、优异水稳定性、低损失率且能协同提升燃烧性能的新型阻燃剂，成为下一代推进剂研究的重要方向。

【工作简介】

本研究提出了一种双金属金属有机框架设计策略，通过配位作用将K+锚定在三维骨架中，同时引入Pb2+/Ni2+作为催化中心与骨架稳定剂，实现阻燃与燃烧催化的协同增效。以三嗪类羧酸配体H3TATAB（4,4,4-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(亚氨基)三苯甲酸）与KOH、Pb(NO3)2或Ni(NO3)2·6H2O为原料，通过溶剂热法成功构筑了两种双金属MOF：MOF 1（[Me2NH2][KPb2(TATAB)2]·DMF）和MOF 2（[Me2NH2]2[KNi2(TATAB)2(H?O)2]2·3DMF）。燃烧性能测试显示，与空白硝化纤维素及KNO3、K-TATAB对照组相比，添加2 wt % MOF 1/2的NC基推进剂火焰更窄、更短、更暗，二次燃烧区显著缩小，阻燃效率顺序为：MOF 1 > MOF 2 > K-TATAB > KNO3。同时，MOF 1/2的添加显著缩短了点火延迟时间，体现出良好的燃烧催化活性。机理分析表明，MOF骨架释放的K+通过捕获H·/OH·自由基终止链式反应，实现阻燃；而Pb2+/Ni2+则催化NC热分解促进NO?生成及气-固自催化反应，加速燃烧。本研究建立了双金属MOF的“结构-功能”对应关系，为发展兼具水稳定性、阻燃与催化功能的一体化推进剂添加剂提供了新范式，对低特征信号固体推进剂的研制具有重要参考价值。

文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.6c01193