CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
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五唑化合物

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    • 系列含能五唑(N5-)金属化合物问世

      2017, 25(10):彩插一.

      摘要 (1662) HTML (99) PDF 449.31 K (3234) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 空位对五唑阴离子盐Mn(N52冲击反应和损伤演化的影响

      2020, 28(10):1003-1009. DOI: 10.11943/CJEM2020162

      摘要 (634) HTML (517) PDF 10.82 M (4614) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究微缺陷对五唑阴离子盐冲击响应、化学分解及损伤演化的影响,采用从头算分子动力学模拟方法研究了完美型Mn(N52晶体及含有3%空位浓度的Mn(N52晶体在不同速度(8,9,10,11,12 km·s-1c轴冲击波作用下的动力学演化和初始分解反应机理。冲击雨贡纽线的计算结果表明,含空位的Mn(N52体系比完美型体系在高压条件下表现出更大的体积压缩比。分子动力学模拟结果显示,当冲击波速vshock<10 km·s-1时,完美型及含有空位的体系在5000 fs内均未出现分解反应,而仅出现了不足10%的体积压缩;当vshock=10 km·s-1时,完美型体系于512.8 fs时刻开始在晶体内均匀地出现N—N键断裂的现象,而含空位体系的初始反应时间则提前至281.6 fs,并且N—N键的断裂集中发生在空位附近;当vshock继续增加至11 km·s-1和12 km·s-1时,两种体系的初始反应时间不断提前,反应进程不断加快,但空位对体系冲击波感度的提升作用和对分解反应进程的加速作用随着冲击波速的提升而不断减弱。研究结果表明空位是热点的早期成核结构之一,空位的存在促进周围的五唑分子发生级联分解,使损伤不断演化成长和传播,进而引起含能材料的点火。

    • 五唑非金属盐的氢键作用规律

      2020, 28(7):591-596. DOI: 10.11943/CJEM2019324

      摘要 (714) HTML (556) PDF 0.00 Byte (3349) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究五唑非金属盐氢键的形成规律以及对稳定性的影响,采用约化密度梯度(Reduced density gradient,RDG)理论分析方法,对文献已报到的15种五唑非金属盐单晶结构中单一N5-离子及其周围阳离子的氢键相互作用进行了研究。从各个化合物单晶结构获取氢键键长, 利用RDG分析获取其强度。结果表明,N5-离子可与具有电正性的N—H和O—H质子给予体形成N—H…N和O—H…N两类氢键。O—H…N氢键较强,而N—H…N氢键较弱。影响N5-离子稳定性的因素主要是N5-离子的结构对称性和成晶体平面层状的类石墨烯结构。在氢键作用下,N5-离子保持良好的结构对称性(双胍五唑盐,10)和类石墨烯结构(3,6,7-三氨基-7H-[1,2,4]三唑[4,3-b]并[1,2,4]三唑五唑盐,12)可明显提高稳定性,使分解温度达到124.8 ℃和120.9 ℃。相反,氢键作用若使N5-离子结构形变严重导致对称性缺失同时未能提供平面堆积(草酰肼五唑盐,3和4,4′,5,5′-四氨基-3,3′-双- 1,2,4-三唑五唑盐,4),则N5-离子稳定性下降明显,分解温度仅95 ℃。

    • 含能五唑离子盐的能量性能预估

      2020, 28(8):718-723. DOI: 10.11943/CJEM2019208

      摘要 (1082) HTML (554) PDF 648.38 K (4045) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了在同一水平上比较含能五唑离子盐的密度、生成热、爆速和爆压,采用密度泛函理论,对近两年合成的五大类16个非金属N5ˉ离子盐进行了研究。结果表明在MP2/6-311++G(d,p)理论水平上,根据Born-Haber能量循环计算的五唑离子盐的生成热为95.2~1362.0 kJ·mol-1,三唑类N5ˉ离子盐的平均生成热最高。这些五唑离子盐的密度为1.395~1.650 g·cm-3(298.15 K),远远低于理论预测的全氮化合物的密度。通过Kamlet-Jacobs公式计算的爆速和爆压结果与EXPLO5的计算结果吻合良好,大部分五唑含能离子盐的爆速为6500~8000 m·s-1;爆压为15~26 GPa,低于RDX的爆速和爆压。N5ˉ的缩二胍盐、羟胺盐和肼盐的理论爆轰性能突出,它们的爆速(8622~9032 m·s-1)与RDX持平或者略高,爆压(29.5~32.3 GPa)均低于RDX,并未展现出全氮阴离子衍生物的明显优势,也远未达到对它们超高能量的预期。

    • 全氮五唑化合物研究进展

      2018, 26(11):991-998. DOI: 10.11943/CJEM2018191

      摘要 (2183) HTML (1980) PDF 0.00 Byte (5116) 评论 (0) 收藏

      摘要:早期的五唑化学研究主要集中在芳基五唑的取代基效应和化合物稳定性等方面,但均未能成功制备出在室温下稳定存在的cyclo-N5-化合物。2017年,我国科学家首次在低温条件下经过氧化切断的方法制备出稳定的cyclo-N5-,通过阳离子交换等方法得到不同结构的五唑含能离子盐,引起了含能材料领域的广泛关注。目前,全氮五唑材料的研究取得了一系列突破性进展,已成功制备出室温稳定的全氮五唑离子盐(cyclo-N5-),五唑类离子盐分解温度大多在100 ℃以上,且五唑阴离子能与富氮阳离子成盐,为开发新型五唑含能材料提供了新思路。本文梳理了五唑阴离子cyclo-N5-的理论研究、合成探索、结构表征、以及对五唑化合物未来发展的展望,从而为从事全氮材料合成研究工作者提供参考。

    • 五唑钠的制备工艺及C─N键切断机理

      2018, 26(11):925-930. DOI: 10.11943/CJEM2018117

      摘要 (1573) HTML (1512) PDF 0.00 Byte (4733) 评论 (0) 收藏

      摘要:以2,6-二甲基-4-五唑基苯酚钠盐为原料,间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)与甘氨酸亚铁(Fe(Gly)2)为氧化切断试剂和稳定催化剂,在低温条件下成功合成了五唑钠;探索了芳基五唑氧化切断C—N键的反应条件:芳基五唑、Fe(Gly)2m-CPBA摩尔比为1:3:4.5,反应时间24 h,反应温度-45 ℃,粗品收率为28%;探索了不同氧化切割试剂对五唑钠产率的影响,并分析了五唑钠产率低的原因;利用X-射线单晶衍射仪(X-ray single crystal diffractometer,XRD)、核磁(15N NMR和1H NMR)、元素分析、红外、质谱等对五唑钠和芳基五唑切断副产物(2,6-二甲基对苯醌)的结构进行了表征;并在此基础上推测分析了m-CPBA与Fe(Gly)2氧化切断芳基五唑C—N键的机理历程。

《含能材料》编辑部

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