CL-20结晶形貌的预测

为研究六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)在真空和溶剂中的晶体形貌和生成机理,基于CL-20的晶胞参数和主要生长面,分别构建了CL-20晶体模型以及晶面和水、甲醇分子的六种吸附模型,用分子动力学模拟计算出溶剂分子与各晶面的吸附能,并据此修正各晶面的附着能,用附着能法对CL-20在真空、水和甲醇中的结晶形貌进行了预测,并与实验结果进行了对比。结果表明,真空中生长基元在晶面的极化程度越高,该面生长越快,且外形为长四棱柱;水和甲醇均会抑制各面的生长,且但程度不同,致使CL-20在水中结晶成扁平的六面体,在甲醇中为四棱柱。     

ε-CL-20在二元混合溶剂中晶体形貌的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟的方法探究了乙酸乙酯与二溴甲烷组成的二元溶剂在298.15 K,1 atm下对ε-CL-20晶体形貌的影响。通过修正附着能模型(MAE)模型探究了溶剂-晶体相互作用,用分子动力学模拟预测了不同组成的乙酸乙酯/二溴甲烷混合溶剂中ε-CL-20的晶体形貌并与实验获得ε-CL-20的晶体形貌进行了对比。结果表明,实验获得的晶体形貌与模拟结果一致,且晶面粗糙度越大,溶剂-晶体相互作用越强。此外,还通过均方位移(MSD)分析了溶剂分子在不同晶面的扩散系数,探究了溶剂扩散速率对不同晶面的影响,并利用径向分布函数(RDF)分析了溶剂分子与晶体分子间相互作用的组成。     

LLM-105晶体形貌分子动力学模拟

为了研究在真空和溶剂二甲基亚砜(DMSO)条件下,1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪(LLM-105)的晶体生长形貌,采用分子动力学模拟方法构建了LLM-105在DMSO溶剂中"双层结构"模型,采用平衡形态法和晶体生长法预测了真空中LLM-105的晶体形貌,通过修正附着能分析了DMSO环境下LLM-105的主要控制晶面及其生长速率;通过径向分布函数和晶面结构分析不同晶面与DMSO之间的相互作用;分析了LLM-105粒子的成核能垒。结果表明,LLM-105晶体的4个主要生长晶面为(0 1 1)、(0 2 0)、(1 1 0)和(1 0-1),其中(0 2 0)、(0 1 1)晶面为控制晶面;加入溶剂DMSO后,修正附着能分析得出溶剂中4个晶面附着能远小于真空条件下,说明选择合适的极性溶剂有助于抑制爆发式成核,控制LLM-105的晶体形貌,其中(0 1 1)晶面线性生长速率最小;径向分布函数和晶面结构分析表明,DMSO中H原子与LLM-105(0 1 1)晶面中N原子之间具有较强的氢键和范德华力相互作用;扩散系数分析表明,修正附着能随溶剂扩散系数的增大而减小,溶剂DMSO在(0 1 1)晶面上扩散系数最大,导致该晶面成核能垒高,不容易聚集成核。     

阴离子对Mg(OH)_2晶体生长及形貌的影响机理

以轻烧粉、氯化铵、硝酸铵、乙酸铵、硫酸铵为原料,氨气为沉淀剂,采用氨循环法制备氢氧化镁晶体,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其进行表征分析。采用Materials Studio分子模拟软件中的CASTEP模块,计算了Cl~-、NO_3~-、CH_3COO~-对氢氧化镁晶体(001)、(101)晶面生长的影响。结果表明,采用不同的镁盐得到不同形貌的氢氧化镁晶体阴离子电负性越大,对晶体形貌影响越小;Mg(OH)_2晶体的(001)、(101)晶面能量与布居数分析表明,Cl~-、NO_3~-、CH_3COO~-使晶体的(001)、(101)面的表面能增大、Fermi能级减小,阴离子与(001)、(101)晶面之间形成新的具有微弱共价性的离子键,影响晶体晶面的生长。理论计算较好地解释了不同形貌的氢氧化镁晶体的形成原因。     

FOX-7结晶形貌的分子动力学模拟

基于1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)的晶胞参数,通过修正Dreiding力场得到了适用于FOX-7分子模拟的Dreiding-FOX-7力场;采用Growth Morphology方法模拟计算了FOX-7在真空中的晶体形貌,得到形态学上的重要晶面及附着能参数;构建了FOX-7重要晶面和H_2O/N,N-二甲基甲酰胺、环己酮的吸附模型;利用分子动力学方法计算出溶剂分子与各晶面的吸附能及各晶面的修正附着能;预测了FOX-7在溶剂中的结晶形貌,并与文献结果进行了对比。讨论了氢键的成键强度对晶体形貌的影响。结果表明,FOX-7在H2O/N,N-二甲基甲酰胺中(0 1 1)、(1 0-1)和(1 0 1)晶面为主要生长面,结晶形态为长方体块状;在环已酮中(0 1 1)和(1 0-1)晶面为主要生长面,结晶形态为长棱柱状,与文献结果一致。     

2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪的晶体形貌预测

利用Materials studio 5.0软件包中的Morphology模块所含的BFDH、Growth Morphology和Equilibrium Morphology三种方法计算了2-硝亚胺基-5-硝基-六氢化-1,3,5-三嗪的晶体形貌,得到了特定的晶面的面积、表面能、附着能及晶面的相对生长速率参数,确定了形态学上重要的生长晶面。各晶面的结构分析表明,(011)和(021)为强极性晶面,(110)、(200)为极性晶面,(001)和(20-1)为弱极性晶面。据此可以预测,在强极性的质子溶剂中,(011)和(021)为形态学上的重要晶面,(110)、(200)、(001)和(20-1)晶面的显露可能增加。在非极性溶剂中,情况可能相反。     

Span类表面活性剂对CL-20重结晶的影响

采用溶剂-非溶剂法重结晶CL-20,研究了溶剂-非溶剂体系中表面活性剂对CL-20晶体形貌的影响。用激光粒度仪、光学显微镜、红外光谱仪对重结晶CL-20的颗粒分布、形貌、晶型进行表征。结果表明,表面活性剂的种类、含量对CL-20的晶体形貌的影响较大,在以乙酸乙酯为溶剂、三氯甲烷为非溶剂、温度20℃、非溶剂稀释速度0.2~0.25mL/min、搅拌速度100r/min的转晶体系中,添加Span60使CL-20晶体颗粒生长形状趋近球形,表面光滑,颗粒均匀。     

CL-20/FOX-7共晶的分子动力学模拟

依据共晶形成的氢键规则,搭建了7种CL-20/1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)共晶模型;采用分子动力学(MD)模拟研究了CL-20/FOX-7共晶形成的可能性;通过径向分布函数(RDF)考察了共晶模型内分子的相互作用力;采用X-射线粉末衍射(XRD)模拟分析了共晶模型与纯组分间衍射峰的区别。结果表明,FOX-7和CL-20分子间存在较强的氢键和范德华力,7种共晶模型的结合能大小顺序为:Eb(1 0 1)Eb(1 1-1)E_b(随机晶面)E_b(0 1 1)E_b(0 0 2)E_b(1 1 0)E_b(1 0-1);7种共晶模型的分子间作用力以FOX-7取代CL-20(1 0 1)、(11-1)晶面较强;7种共晶模型的XRD衍射峰相较纯组分CL-20或FOX-7区别较大。据此推测在制备CL-20/FOX-7共晶过程中,FOX-7取代CL-20(1 0 1)晶面的共晶模型易于形成。     

尿素(520)晶面可控结晶的分子动力学模拟

由于尿素结晶呈白色针状,晶貌单一,且传统结晶工艺不可控,严重影响药物的一致性评价结果。采用分子动力学模拟方法,从分子水平上研究不同种类的添加剂对尿素晶体生长的调控作用,揭示添加剂对药物晶体生长的调控机制。结果表明:(1)六种添加剂(海藻糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇、赖氨酸、精氨酸)在101.325kPa、290 K下相较于无添加剂时都能不同程度地抑制(520)晶面的生长;(2)添加剂对尿素晶面(520)的吸附能越负,其抑制晶面生长效果越好,其中海藻糖抑制(520)晶面生长效果最好;(3)添加剂分子携带基团的种类与数目决定与晶层的相互作用的强弱,特别是海藻糖、蔗糖双糖类分子含有8个羟基,与晶层上的尿素分子氢键相互作用强,与溶液层中的溶质形成竞争性吸附,能更好抑制(520)晶面生长。     

水热合成六方柱状氧化锌及其光催化性能研究

以二水醋酸锌和六次甲基四胺为原料,采用温和水热法制备了六方柱状ZnO。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱对其物相、形貌和光催化性能进行了分析,着重研究了不同的反应条件对ZnO形貌的影响,探讨了六方柱状ZnO的形成机理。结果表明:溶液浓度、pH值、反应温度和反应时间对生成晶体的形貌和晶体质量都会产生影响。制备结晶良好的ZnO的最佳反应条件为:反应液浓度为0.57mol/L,pH值为6.0,反应温度为97℃,反应时间为16h。六方柱状ZnO晶体的形成机理是在一定的水热条件下,醋酸锌与六次甲基四胺水解后形成晶核,由于(0001)晶面的生长速率大于其它晶面,以及(0001)晶面易俘获原子,使得成核后的ZnO沿(0001)面定向生长,最终形成六方柱状结构。     

零氧平衡CL-20/AP复合含能材料的制备及表征

为了调节六硝基六氮杂异戊兹烷(CL-20)的氧平衡,进一步提高其能量利用率,采用乳液法制备了零氧平衡的CL-20/AP复合含能材料,并研究了影响乳液稳定性的因素。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)及撞击感度试验对材料的形貌、结构和性能进行了表征。结果表明,表面活性剂吐温-80的用量为AP和CL-20总质量的0.56%时,可形成稳定的O/W结构;乳液能在48h内保持良好的稳定性;微米级的空心球形α-CL-20晶体附着在AP晶体表面,二者充分接触;CL-20/AP复合含能材料仅在243.38℃处有一个放热峰,其放热量达1 538.83J/g,同原料CL-20相比提高了60.7%;CL-20/AP复合含能材料撞击感度的特性落高H50为45cm,比原料CL-20高32cm,显示CL-20的安全性能明显改善。     

尿素(520)晶面可控结晶的分子动力学模拟

由于尿素结晶呈白色针状,晶貌单一,且传统结晶工艺不可控,严重影响药物的一致性评价结果。采用分子动力学模拟方法,从分子水平上研究不同种类的添加剂对尿素晶体生长的调控作用,揭示添加剂对药物晶体生长的调控机制。结果表明：① 六种添加剂(海藻糖、蔗糖、葡萄糖、山梨醇、赖氨酸、精氨酸)在101.325 kPa、290 K下相较于无添加剂时都能不同程度地抑制(520)晶面的生长;② 添加剂对尿素晶面(520)的吸附能越负,其抑制晶面生长效果越好,其中海藻糖抑制(520)晶面生长效果最好;③ 添加剂分子携带基团的种类与数目决定与晶层的相互作用的强弱,特别是海藻糖、蔗糖双糖类分子含有8个羟基,与晶层上的尿素分子氢键相互作用强,与溶液层中的溶质形成竞争性吸附,能更好抑制(520)晶面生长。     

六硝基六氮杂异伍兹烷转晶中的分子动力学模拟

利用六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)晶体生长及添加剂附着晶面的模拟,来优选添加剂使转晶得到的ε型HNIW晶体形状更规则;构立了ε型HNIW晶胞模型,采用分子动力学方法模拟了晶体生长的外部形态.应用分子动力学计算,筛选到能修改ε-HNIW晶体生长外形的T1、T2和T3添加剂.在转晶实验中利用T1、T2和T3添加剂修改了ε-HNIW晶体的外形,与分子动力学模拟结果基本一致.结果表明,分子动力学模拟可预示添加剂对ε-HNIW晶体生长的影响.借助这种模拟,易选择添加剂,使ε-HNIW晶体具有更规则的形貌.     

六硝基六氮杂异伍兹烷转晶中的分子动力学模拟

利用六硝基六氮杂异伍兹烷（HNIW）晶体生长及添加剂附着晶面的模拟，来优选添加剂使转晶得到的ε型HNIW晶体形状更规则；构立了￡型HNIW晶胞模型，采用分子动力学方法模拟了晶体生长的外部形态。应用分子动力学计算，筛选到能修改ε-HNIW晶体生长外形的T1、T2和T3添加剂。在转晶实验中利用T1、T2和T3添加剂修改了ε-HNIW晶体的外形，与分子动力学模拟结果基本一致。结果表明，分子动力学模拟可预示添加剂对ε-HNIW晶体生长的影响。借助这种模拟，易选择添加剂，使ε-HNIW晶体具有更规则的形貌。     

六硝基茋的晶体结构及形貌模拟

培养得到六硝基茋(HNS)晶体,应用X-射线单晶衍射法测定了其晶体结构.结果表明,晶体属于单斜晶系P2(1)/c空间群,晶胞参数为a=2.198(2)nm,b=0.552 8(5)nm,c=1.466 3(13)nm,β=108.632(9)°,V=1.688 nm~3;Dc=1.771 g/cm~3;Z=4.将这些数据应用到Material Studio程序中的Morphology模块,计算模拟了六硝基茋3种可能存在的晶体形态,得到特定晶面的面积、附着能、表面能及晶面相对生长速率等参数.通过分析主要晶面的结构和相对生长速率对晶形的影响,得出选择官能团中含有活泼H原子和O原子的表面活性剂可更有效地控制六硝基茋晶体的形态.     

阴离子对Mg(OH)2晶体生长及形貌的影响机理

以轻烧粉、氯化铵、硝酸铵、乙酸铵、硫酸铵为原料,氨气为沉淀剂,采用氨循环法制备氢氧化镁晶体,并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对其进行表征分析。采用Materials Studio分子模拟软件中的CASTEP模块,计算了Cl^-、NO₃^-、CH₃COO^-对氢氧化镁晶体（001）、（101）晶面生长的影响。结果表明,采用不同的镁盐得到不同形貌的氢氧化镁晶体阴离子电负性越大,对晶体形貌影响越小;Mg（OH）₂晶体的（001）、（101）晶面能量与布居数分析表明,Cl^-、NO₃^-、CH₃COO^-使晶体的（001）、（101）面的表面能增大、Fermi能级减小,阴离子与（001）、（101）晶面之间形成新的具有微弱共价性的离子键,影响晶体晶面的生长。理论计算较好地解释了不同形貌的氢氧化镁晶体的形成原因。     

CL-20/FOX-7/蜡复合粒子的制备及性能研究

为了提高六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的安全性,采用水溶液-悬浮法将FOX-7、微晶蜡包覆在CL-20表面,制备了4种包覆样品;采用扫描电子显微镜法(SEM)、X-射线衍射法(XRD)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、X射线光电子能谱法(XPS)、差示扫描量热法(DSC)、感度测试法对其微观形貌、晶型、结合方式、包覆效果、耐热性、摩擦感度进行了系统测试分析。结果表明,4种包覆样品均为物理复合,CL-20晶型未发生改变,其中水悬浮法制得的CL-20/FOX-7混合物与机械混合物相比,CL-20表面存在更多的FOX-7粒子,其包覆率为49.83%,热分解峰温为242.79℃,摩擦感度的临界载荷为168N;在混合物中加入微晶蜡后,复合粒子呈类球形,CL-20晶体几乎无外露,但微晶蜡加入的方式对复合粒子性能有较大影响,蜡外包样品的包覆率为64.73%,热分解峰温244.98℃,摩擦感度的临界载荷为360N,较蜡内包样品包覆率提升了5.03%,热分解峰温提升了2.31℃,摩擦感度的临界载荷提升了144N。表明采用FOX-7、微晶蜡可共同对CL-20进行包覆改性,且蜡外包的样品综合性能最好。     

CL-20晶型转变行为及转晶机理研究进展

从六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20,HNIW)的晶型特征、转晶方式、转晶影响因素、转晶机理等4个方面总结了其晶型转变的国内外研究进展。指出影响CL-20转晶的因素主要有溶剂、温度等;转晶的方向主要由各种晶型之间的吉布斯自由能决定;转晶机理主要通过Ostwald规则和溶液介导相变(SMPT)两个方面进行解释。指出今后转晶研究发展的重点是转晶的热动力学和抑制技术。附参考文献45篇。     

生物柴油酯晶晶习模拟

选择硬脂酸甲酯为生物柴油酯晶的模型化合物,使用Materials Studio软件,选择BFDH模型、AE模型对生物柴油酯晶晶体形态进行模拟。两种模型得到的理论晶体结构,沿长轴方向生长速度最慢,形成最大显露面,与长轴近似垂直的晶面方向生长速度快,最终显露面积较小。晶习最终均呈六面体薄片状晶体,最大显露面为{0 0 2}面。AE模型考虑晶面附着能,所得晶习层间距更小晶体更薄,更符合实际情况。     

CL-20/RDX共晶炸药的制备与性能测试

为了研究六硝基六氮杂异伍兹烷/环三亚甲基三硝胺(CL-20/RDX)共晶炸药的性能,采用喷雾干燥法制备了质量比为1∶1的CL-20/RDX共晶炸药;通过扫描电镜(SEM)观察了共晶炸药的形貌;采用粉末X-射线衍射法与红外光谱法测试了共晶炸药的结构;采用差示扫描量热法(DSC)测试了共晶炸药的热性能;通过感度实验分别测试了共晶炸药的撞击感度与摩擦感度。结果表明,CL-20/RDX共晶呈球形,粒径在1～5μm; CL-20/RDX共晶的衍射图与CL-20和RDX的衍射图均不完全相同,衍射峰有明显的位移;CL-20/RDX共晶炸药的热分解温度为222.8℃,比CL-20低30℃左右,比RDX低20℃左右,说明共晶的生成对其热性能有较大影响;CL-20/RDX共晶炸药的撞击感度为76%,特性落高为26.9cm,摩擦感度为64%,其机械感度较CL-20有大幅降低,表明共晶炸药的感度显著降低,安全性能得到明显提高,进一步说明共晶在含能材料改性和降感方面的优势。