燃速催化剂可调节和改善固体推进剂的燃烧性能,是固体推进剂配方中不可或缺的组分之一,实现燃烧催化剂高能与钝感的统一是调节固体推进剂燃烧性能的核心。高氮杂环含能化合物因其良好的特性而成为众多研究者关注的对象,其中,吡啶类硝基化合物多数都具有高氮含量,高生成焓的特征,且这些氮杂芳环体系一般都能形成类苯结构的大π键,具有钝感、热稳定的性质,对热、摩擦、火花、撞击等外部作用具有良好的钝感性,因此成为了该研究领域的一个重要分支,在含能催化剂的研究中具有很大的潜力。羟基吡啶(互变异构体为吡啶酮)环上的羟基使得合成相应的金属盐变得较容易,因此我们选择多硝基吡啶酮类含能材料作为合成含能金属盐的原料,设计制备了一系列多硝基吡啶酮类含能金属盐,测定了部分金属盐的晶体结构及热稳定性,为从微观方面解释催化作用机理提供了理论依据,为其可能作为燃烧催化剂的应用研究提供了理论支持。本论文主要研究内容和结论如下:(1)合成了三种多硝基吡啶酮类化合物:3,5-二硝基吡啶-2-酮(1),3,5-二硝基吡啶-4-酮(2),3,5—二硝基吡啶—4—酮氮氧化物(3)。其中,化合物1和2经一步合成得到,化合物3采用改进的合成工艺经4步合成得到,产物3的产率有较大提高。分别以3种化合物为配体,合成了36种未见文献报道的金属配合物,涵盖了碱金属,碱土金属,过渡金属,镧系金属中的绝大多数金属元素,并成功培养了其中1个配体和9个配合物的单晶,通过熔点测定、元素分析、lR等测试对其结构进行了表征和确认。(2)通过X-射线单晶衍射仪对所得晶体的结构进行了测定,在课题小组所得研究成果的基础上对部分晶体的结构特点进行了分析和比较。配体2的结构不同于配体1,3的酮式结构,配体2为烯醇式结构。钡离子与三种配体形成的配合物的结构差别较大:与配体1和2配位时,因为羰基参与了配位,因此配合物的晶体结构均表现为双核桥连结构,与配体3配位时,羰基没有参与配位,配合物为配位聚合物;与过渡金属形成的配合物中,从晶体结构来看,它们的配位方式基本相同,都是变形的八面体结构:四个水分子位于八面体的赤道平面,两个配体处在八面体的轴线上,在这些结构中,金属离子都是与吡啶环上的氮原子或氮氧吡啶的氧原子单齿配位,吡啶环上的羰基及硝基基团与配位水分子为形成大量的分子内或分子间的氢键提供了条件,在配体2,3的过渡金属配合物中,配合物的分子结构单元通过四个配位水与临近的分子形成三中心氢键,将分子连接为无限延伸的一维链;与稀土金属离子形成的配合物中,培养得到了两种钕盐的单晶,令人感兴趣的是,其中一个配合物中出现了草酸根,可能是配体3在配合过程中分解为草酸根,金属与配体是单齿配位,通过草酸根桥连成一维链状结构,在氢键作用下形成了空间三维结构。(3)运用TG-DTG,DSC分析方法表征了所得化合物的热分解行为,对其热稳定性进行了研究。结果表明:配合物都较容易失去配位水,配合物的脱水产物都表现出较好的热稳定性,分解温度均在200℃以上。其中,镍与配体1的配合物分解放热时峰顶温度为368℃,同时释放3409.0J/g的热量,其释放能量高于已经报道过的同类铅盐2HDNPPb(Ⅱ),有望作为双基改性推进剂中的含能燃烧催化剂。