本發明屬于同位素標記材料制備，涉及一種同位素標記銨態含能材料的制備方法。
背景技術：
1、含能銨鹽是含能材料領域一個重要的組成部分，常見的有硝酸銨、高氯酸銨和苦味酸銨，其結構中均含有一個良好的氫鍵供體基團-nh4+，-nh4+是含能材料的一個重要的基團，將-nh4+全部采用同位素取代后形成-15nd4+，其質量數增加5，質量的提升將提高其密度，對材料的爆轟性能將有較大的提升。
2、acta?cryst.(1979).b35,1038-1041，提到一種制備氘代硝酸銨的工藝，將硝酸銨溶于99.6％的d2o中，經重結晶后得到氘代硝酸銨。另外，如cn111620351a公開一種全氘代二硝酰胺銨的制備方法，其氘代銨基的同位素來源為氘代氨氣，但并未公布關鍵原料氘代氨氣的制備工藝。cn114506859a公開了一種高純氘代氨氣的制備方法，采用高純氘氣與高純氮氣，在10mpa～30mpa的高壓條件及300℃～600℃的高溫條件下制備得到氘代氨，該工藝需高溫高壓條件，反應條件苛刻。cn114853031b公開了氮化鈣水解制備氘代氨的方法，該工藝中因氮化鈣極易與空氣中的水反應，從而造成產物同位素豐度稀釋。
3、可見，現有的氘代硝酸銨等同位素標記銨態含能材料技術，一般采用將硝酸銨替代為15n標記硝酸銨或高氯酸銨，會存在反應步驟繁瑣、同位素利用率低、同位素豐度低等問題。其原因是：(1)需先制備15n標記硝酸銨或高氯酸銨，再經重水交換制備得到15nd4no3或15nd4clo4，反應步驟繁瑣；(2)15n在第一步反應即引入，隨著反應步驟的增加，導致同位素原子利用率低；(3)制備得到的硝酸銨的豐度低，無法達到高同位素豐度的要求；(4)反應通常需要高溫，而涉及到15n原子引入步驟(原子能科學技術，1985,19(003):339-339.)在石英玻璃管道中反應，不具備工藝放大的條件。
技術實現思路
1、本發明的目的就是為了提供一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，使-15nd4+基團中的15n和d的同位素豐度均達到99％以上。
2、本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
3、一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)將15n2與鎂粉至于經惰性氣體置換后的容器中，加熱反應，得到15n標記氮化鎂粉末；
5、(2)將重水滴加至15n標記氮化鎂粉末中，經冷阱收集后得到15nd3；
6、(3)將15nd3與前體酸反應，得到高豐度同位素標記銨態含能材料。
7、進一步的，步驟(1)中，所述容器為管式爐，所述惰性氣體為氬氣，加熱反應前先用惰性氣體置換3次以上。
8、進一步的，步驟(1)中，加熱反應的溫度為700～830℃，時間為2～4h。
9、進一步的，步驟(1)中，所述15n2與鎂粉的添加量之比為20l：(20～25)g。
10、進一步的，步驟(2)中，所述重水與15n標記氮化鎂粉末的摩爾比為6:1～12:1。
11、進一步的，步驟(2)中，所述冷阱的溫度為-35℃～-90℃。
12、進一步的，步驟(3)中，所述前體酸為可與15nd3(或nh3)反應生成對應銨態含能材料的酸，示例性的，可以為硝酸或高氯酸。
13、進一步的，步驟(3)中，15nd3與前體酸反應的摩爾比為1:1～3:1。
14、進一步的，步驟(3)中，反應溫度為室溫，時間為2～4h。
15、本發明通過物料摩爾比等工藝參數的優化，采用管式爐及氬氣保護的方式，使反應在較為溫和的條件下進行，同時避免了氘同位素豐度稀釋的風險，使產物的氘同位素豐度達到99.6％以上。此外，在保證同位素豐度不被稀釋的前提下，對反應流程進行組合優化，采用一步制備15n和氘同時標記的氨的方式，簡化反應過程，提高同位素原子利用率。
16、與現有技術相比，本發明具有以下優點：
17、1)本發明設計了一種同位素標記銨態含能材料的制備工藝，重點在于15nd4+基團的制備過程，采用管式反應爐，使物料在管式爐中充分混合，反應溫度更低，反應條件相對溫和。
18、2)本發明通過控制氬氣置換次數、嚴格的冷阱收集溫度，可使氘同位素豐度大于99.6％以上，產物同位素豐度高；
19、3)本發明可在4小時內完成反應，反應時間更短。
1.一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述容器為管式爐，加熱反應前先用惰性氣體置換3次以上。
3.根據權利要求1所述的一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述惰性氣體為氬氣。
4.根據權利要求1所述的一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，加熱反應的溫度為700～830℃，時間為2～4h。
5.根據權利要求1所述的一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述15n2與鎂粉的添加量之比為20l：(20～25)g。
6.根據權利要求1所述的一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述重水與15n標記氮化鎂粉末的摩爾比為6:1～12:1。
7.根據權利要求1所述的一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述冷阱的溫度為-35℃～-90℃。
8.根據權利要求1所述的一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述前體酸為硝酸或高氯酸。
9.根據權利要求1所述的一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，15nd3與前體酸反應的摩爾比為1:1～3:1。
10.根據權利要求1所述的一種同位素標記銨態含能材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，反應溫度為室溫，時間為2～4h。