研究背景

卡托辛（2,2′-雙（乙基二茂鐵）丙烷）是一種綜合性能優(yōu)良的高效液體燃速催化劑，主要包含4種乙基取代位置不同、物理和化學(xué)性質(zhì)均很相近的卡托辛同分異構(gòu)體和不同取代基的雙二茂鐵丙烷，其中卡托辛同分異構(gòu)體與其他雙二茂鐵丙烷很難分離[1]。因其優(yōu)異的催化活性和制藥工藝性，卡托辛成為當(dāng)前復(fù)合固體推進(jìn)劑中主要的燃速催化劑之一[2]。

成分分析

由于卡托辛合成工藝復(fù)雜，工業(yè)級產(chǎn)品成分也很復(fù)雜，使得其相關(guān)產(chǎn)品的性能難以得到保證。利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和高效液相色譜技術(shù)，對工業(yè)級卡托辛的成分進(jìn)行了分析。依據(jù)各成分結(jié)構(gòu)特性及其極性、溶解度差異，通過柱層析法、溶解-析出法對其進(jìn)行了分離提純，得到了含量高且分子結(jié)構(gòu)中含有兩個二茂鐵單元結(jié)構(gòu)的雙核二茂鐵。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：工業(yè)級卡托辛成分中雙核二茂鐵的總含量為84.82%，單核二茂鐵的總含量為15.18%。柱層析法可得到含量大于99.0%的雙核二茂鐵，溶解-析出法可得到含量大于96.5%的雙核二茂鐵，且該法具有可宏量制備、操作工藝簡便、成本低等特點[2]。

應(yīng)用

文獻(xiàn)報道了一種高精度天然氣切割氣，以天然氣為主料，在天然氣中加入催化助劑，所述的催化助劑由以下體積比的組分構(gòu)成：溶劑油25-28%，無水乙醇或甲醇14-18%，異丙醇或正丁醇16-20%，二甲苯14-16%，松香水18-22%，卡托辛1.5-2%。所述天然氣與催化助劑的比例是每立方天然氣添加10-12毫升催化助劑[3]。

節(jié)油技術(shù)領(lǐng)域還公開了一種汽油節(jié)油劑，按以下重量份數(shù)的原料制成：環(huán)烷酸鋇13-18份，植物油酸24-26份，過氧化二碳酸二環(huán)已酯32-38份，卡托辛4-6份和異丙苯18-22份。該發(fā)明通過環(huán)烷酸鋇，過氧化二碳酸二環(huán)已酯和卡托辛的助燃催化作用，能夠增加汽油的燃燒速率，且能夠避免燃燒室內(nèi)存在堆積物，減少污染物的排放，節(jié)約耗油量[4]。

有關(guān)研究

采用XPS方法研究卡托辛對復(fù)合固體推進(jìn)劑氧化劑AP熱分解過程的作用機理。結(jié)果表明，熱氧化后Fe原子的結(jié)合能向高位移動，再根據(jù)Fe2p3/2譜強度的變化，說明卡托辛在AP熱分解過程中是逐漸氧化過程，F(xiàn)e-C共軛鍵逐漸斷裂。Cl原子的結(jié)合能向低位移動，且在200 eV左右出現(xiàn)低結(jié)合能的峰，同時其強度逐漸增大，Cl原子在200 eV處形成的低結(jié)合能態(tài)的可能途徑是卡托辛的分解產(chǎn)物環(huán)戊二烯離子與HClO₄的分解產(chǎn)物HCl發(fā)生反應(yīng)，加速HClO₄的分解速度。卡托辛的二茂鐵基夾心結(jié)構(gòu)破壞后生成的Fe₂O₃具有較高的反應(yīng)活性，亦加速AP離解產(chǎn)物HClO₄的分解速度[5]。

參考文獻(xiàn)

[1]劉曉菊,索奇,馮海濤,等.高含量卡托辛合成的理論與實驗研究[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報,2021,47(12):2514-2520.DOI:10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0497.

[2]馮海濤,索齊,張馳,等.工業(yè)級卡托辛成分分析及其雙核二茂鐵制備工藝[J].兵工學(xué)報,2021,42(05):961-967.

[3]李偉.高精度天然氣切割氣:CN 201010540210[P].CN 101985573 A[2025-01-15].DOI:CN101985573 A.

[4]馬輝,蘇閏明,何永斌.一種汽油節(jié)油劑:CN202010023734.7[P].CN111154519A.

[5]李彥榮,李曉宇,趙孝彬,等.卡托辛對AP熱分解影響的XPS研究[J].固體火箭技術(shù),2012,35(01):79-82+103.