摘要:

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摘要:为了进一步平衡5-硝基-3-（三硝基甲基）-1H-1，2，4-三唑的能量和安全性，以2-（5-氨基-1H-1，2，4-三唑-3-基）乙酸为原料，采用银盐置换的方式合成了4种富氮含能离子盐。通过核磁共振、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪、热失重分析仪和单晶衍射仪对所有新化合物的结构进行了表征。结果表明5-硝基-3-（三硝基甲基）-1H-1，2，4-三唑铵盐、肼盐和胍盐有着比前体更高的起始分解温度；且肼盐与胍盐和三氨基胍盐属于不同的晶系，三者有着不同的晶体堆积方式和密度，但在分子间弱相互作用力方面三者具有一致性，即分子间H…O相互作用的贡献最大，且随着N…O和O…O作用的比例减小，富氮含能离子盐对机械刺激的敏感度降低；最后，通过对分子静电势的分布情况的分析，补充说明了5-硝基-3-（三硝基甲基）-1H-1，2，4-三唑成盐之后撞击感度的变化。在四种离子化合物中，肼盐爆轰性能突出（D=8634 m·s^-1，p=30.2 GPa，I_sp=263.5 s），但感度较高。而三氨基胍盐有优异的综合性能，不仅在爆速方面与肼盐相当（D=8627 m·s^-1），生成焓较前体提升近1.4倍（ΔH_f =0.644 kJ·g^-1），且机械感度良好（IS=10.3 J，FS=150 N）。

摘要:以2，4-二氨基-6-氯嘧啶（1）为原料，经过硝化、环加成两步反应合成了5，7-二氨基-8-硝基四唑并［1，5-c］嘧啶（3），利用核磁共振波谱仪（NMR）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、元素分析仪（EA）和X-射线单晶衍射仪（SC‐XRD）对其进行了结构表征。采用差示扫描量热（DSC）和热重（TG）方法分析了其热分解行为，通过Gaussian和Explo5软件计算了其爆轰性能，利用BAM撞击感度仪和摩擦感度仪获得了其感度特性。结果表明，化合物3·DMSO的晶体属于单斜晶系，空间群为P2₁/c，晶胞参数为a=4.7331（3） Å，b=22.8991（13） Å，c=10.6580（6） Å，α=90°，β=99.758（2）°，γ=90°，V=1138.44（12） ų，Z=4，晶体密度为1.600 g·cm^-3（296 K）。其理论爆速和爆压分别为8570 m·s^-1和28.2 GPa，撞击感度为22 J，摩擦感度为305 N。

摘要:为了推动含能材料的绿色化发展，提高含能材料的热稳定性和能量性能，研究通过偶氮噁二唑环嵌段插入分子的方法，电化学合成了四唑联1，3，4-噁二唑基偶氮含能化合物（H₂AzAOT），及其金属盐（Mn-AzAOT，Zn-AzAOT，Pb-AzAOT）。利用X射线单晶衍射、红外光谱、核磁等方法对H₂AzAOT及其金属盐进行了结构表征；采用差式扫描量热法对其热稳定性进行研究；采用标准BAM法测试了其撞击感度和摩擦感度；采用EXPLO5程序模拟得到了爆轰性能。结果表明：H₂AzAOT及其金属盐具有优异的物化性质。其中H₂AzAOT的理论爆速（D）为8511 m·s^-1，爆压（p）为28.9 GPa，Pb-AzAOT的D为8934 m·s^-1，p为29.7 GPa。这两者的爆轰性能均显著优于传统耐热钝感含能材料六硝基茋（HNS）（D=7612 m·s^-1，p=24.7 GPa）。

摘要:以4-氨基-6-甲基-1，3，5-三嗪-2-醇为原料，通过直接硝化合成了一种新的含能化合物6-氨基-4-（三硝基甲基）-2-羰基-1H-1，3，5-三嗪。采用X射线单晶体衍射仪确定了目标化合物的晶体结构，通过核磁共振、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪对其进行了结构测试与性能表征，通过EXPLO5预测了爆轰性能，采用BAM标准方法进行了感度测定。结果表明，所得目标化合物的晶体1属于单斜晶空间群C 2/c，晶胞参数a=10.183（4） Å，b=9.388（3） Å，c=21.324（8） Å，V=2005.9（13） ų，α=90°，β=100.246（10）°，γ=90°，Z=8；其理论爆速爆压分别为8167 m·s^-1和27.6 GPa，撞击感度=6 J，摩擦感度=210 N。

摘要:以2，6-二氯-4-氨基吡啶为原料，两步合成了一种高能吡啶类含能化合物N²，N⁶-二甲基-N²，N⁴，N⁶，3，5-五硝基-2，4，6-三氨基吡啶（NNDP）。采用X射线单晶体衍射仪确定了目标化合物的晶体结构，通过核磁共振、傅里叶红外光谱、差示扫描量热仪对其进行了结构测试与性能表征。结果表明，所得目标化合物的晶体属于单斜晶系，P 2₁/c空间群，晶胞参数为a=16.3215（17） Å，b=7.9819（8） Å，c=13.1954（13） Å，V=1712.3（3） ų，α=90 （6）^o，β=95.093（3）^o，γ=90 （7）^o，Z=4。因为多个硝基和硝氨基的存在，使得分子的整体空间比较拥挤、硝基之间的斥力相对较大，从而使其分解温度较低。然后，通过EXPLO5软件预测了其爆轰性能并采用BAM标准方法进行了感度测定。发现其（NNDP：D=8762 m·s^-1，p=34.5 GPa，IS=7.7 J）有着与RDX相当的爆轰性能和撞击感度。

摘要:为了解新型全氮化合物六嗪阴离子［N₆］^4-的特性，采用计算化学方法比较了N₆、［N₆］^2-和［N₆］^4-的电子结构，成键特性和芳香性。使用M06-2X方法结合def2-TZVP基组优化出无虚频的几何结构，进一步计算上述结构的键长、键角、二面角、分子尺寸。随后，计算3种六嗪环的键级，运用分子中的原子理论（AIM）计算键性质，并绘制变形密度图直观表现成键行为。最后计算芳香性指数展现这3种六嗪环的芳香性特征。计算结果表明，通过与CCSD优化的电子结构比较，常用的DFT方法中的M06-2X方法适用于研究六嗪环体系，Mayer键级显示N—N键具有一定程度的σ键特征。芳香性研究表明，［N₆］^4-具有芳香性，其中芳香性谐振子模型（HOMA）值为0.96，核独立化学位移值（NICS_ZZ（1））为-18.97 ppm。模拟了［N₆］^4-的红外、拉曼和紫外-可见光谱图，为实验检测提供参考。

摘要:以5-氨基-3-硝基-1，2，4-三唑（ANTA）为原料，通过三步反应合成新型亚甲基桥联氮氧杂环含能化合物1-（（3-氨基-1，2，4-噁二唑-5-基）甲基）-3-硝基-1H-1，2，4-三唑-5-胺（3），并深入研究了溶剂，反应温度和反应时间等反应条件。利用核磁共振（NMR）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和元素分析（EA）等方法对化合物1~3进行了表征。同时对化合物3进行了晶体培养和X射线单晶衍射测试，利用真空密度仪、热重-差示扫描量联用仪、撞击/摩擦感度仪等测试仪器，对化合物3进行性能研究，并运用高斯软件研究了其理论爆轰性能。结果表明，化合物3基于ANTA的总收率为35.4%，晶体堆积属于P2₁/c单斜晶系，每个晶胞包含4个化合物3分子（Z=4），分子内、分子间存在大量氢键，其密度为1.68 g·cm^-³，分解温度为232.2 ℃，摩擦感度>360 J，撞击感度>40 J，理论爆速D为7196 m·s^-1，爆压P为22 GPa，优于传统炸药TNT（D， 6881 m·s^-1； P， 21.3 GPa）。

摘要:为研究2，2-偶氮二［4，5-双（四唑-5-基）］-1，2，3-三唑（NL24）的热分解行为，采用扫描电镜、热重分析仪、差式扫描量热仪、热重-红外-质谱三联用技术等，对NL24的结构形貌及热分解特性进行了研究，并采用Kissinger、Ozawa和Šatava-Šesták等方法计算了表观活化能和指前因子等动力学参数，推测了NL24热分解机理。结果表明，在10 ℃·min^-1升温速率下，NL24有2个主要的失重阶段，第一失重阶段发生在180 ℃左右，属于二甲基亚砜挥发吸热过程；第二失重阶段，在270~300 ℃之间，化合物NL24剧烈分解不仅产气快且属于自催化反应，主要气体有N₂、HCN、HN₃等，分解过程的表观活化能和指前因子分别为174.69 kJ·mol^-1和10^16.60 s^-1，NL24热分解阶段的反应模型为随机成核和随后生长。

摘要:为提高3，4-二硝基呋咱基氧化呋咱（DNTF）合成过程的安全性、降低工艺的毒性，以1，3-丙酮二羧酸为原料，经过肟化、成环、氧化、硝化四步反应，经过氨基呋咱乙酸、硝基呋咱乙酸两个重要中间体合成了DNTF，总收率为22%，纯度达98%以上。通过单晶X-射线衍射、核磁共振、红外光谱等表征了关键中间体和产物的结构。通过单因素实验确定了较优的合成工艺，其中氧化反应收率可达97%，硝化反应收率可达56.5%。通过DSC、ARC和RC1研究了氧化反应和硝化反应的工艺安全风险，结果表明，氧化反应工艺危险度较高，硝化反应的工艺危险度为2级，该工艺具有一定的工程化前景。

摘要:五唑钠（NaN₅）是一种具有高能量密度、较快能量释放速率的高能含氮化合物，其燃烧会产生大量的气体，但其燃烧速率慢、敏感性高、难以自持燃烧。为此，研究提出了基于NaN₅和氧化石墨烯（GO）、聚多巴胺（PDA）配位络合物策略，采用溶剂挥发和共沉淀法获得一系列NaN₅复合含能材料。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）确定含能材料的形貌和结构，通过同步热分析（TG-DSC）和反应动力学模拟讨论了材料的热分解性能和机理，通过热丝点火确定NaN₅的燃烧爆炸性能。结果表明，NaN₅-3%GO-1%PDA的结构从立方晶体优化为多孔褶皱层状，材料之间紧密结合；NaN₅-3%GO-1%PDA与NaN₅的热分解相比，逐级分解温差缩小了61.1 ℃，活化能降低30.7 kJ·mol^-1，爆轰增长时间从33.33 μs缩减到16.67 μs，证明了NaN₅-3%GO-1%PDA具备更快的能量释放速率。

摘要:N-NO₂作为一种典型的含能取代基团，具有较高的作功能力，是典型炸药RDX、HMX、CL-20的能量来源。富氮杂环含能化合物因具有高生成焓、高密度、环境友好等特点而受到广泛的研究。由于富氮骨架NH位点亲电反应的活性不同和含能分子本身亚稳态结构，引入N-NO₂存在较大困难。因此，通过总结各类富氮骨架N-NO₂的合成反应及其性能，对于合成新型有实际应用前景的含能材料具有重要意义。本研究按照富氮含能骨架进行分类，依次对咪唑类化合物、吡唑类化合物、三唑类化合物以及六元富氮含能杂环化合物的N-NO₂的合成、性能进行归纳总结，对杂环NH硝化的N-NO₂富氮含能化合物未来的发展潜力和重点研究方向进行了展望，为新型N-NO₂类含能材料的骨架设计、多官能团协同作用与合成提供借鉴和参考。

摘要:多氮含能化合物因氮含量和能量密度大、热稳定性好、感度低、环保等显著性能而受到广泛关注。四唑在稳定唑类中氮含量最高、能量最高。将不同的含能环或取代基引入四唑骨架中有利于获得具有优异能量性能和适当感度的多氮含能材料。为此，研究系统综述了近200个四唑多氮含能化合物的合成方法，根据环的个数和连接方式对这些化合物进行了分类，并介绍了代表性含能化合物的物化和爆轰性能，并对其发展前景进行了展望：创制具有全新结构的四唑含能化合物、推动具有应用前景的化合物的工程化进程、开展化合物52（TKX-50）的应用研究。