NTO的比热容、热力学性质及绝热至爆时间

运用Micro-DSCⅢ微热量仪测定NTO的比热容,在283～353 K时,比热容随温度呈稳定的线性变化,比热容与温度的关系式为:Cp=0.2806 2.7103×10-3T,298.15 K时NTO的标准摩尔比热容为141.53 J·mol-1·K-1.根据测定的比热容方程,计算出NTO以298.15 K为基础,283～353 K温区的热力学函数焓、熵和吉布斯自由能.由比热容与温度的关系式及NTO的热分解参数得到了NTO绝热至爆时间为1.95～1.99 s.     

RDX的比热容、热力学性质及绝热至爆时间

应用Micro-DSCⅢ微热量仪测定了RDX的比热容,得到了二次方温度方程,298.15 K时RDX的标准摩尔比热容为251.17 J·mol-1·K-1.运用Gaussian 03W程序的DFT-RB3LYP/6-311 G* *方法对RDX在280～350 K的温区内进行比热容理论计算.结果表明,理论值低于实测值,偏差在12.72%～15.94%.用测得的比热容方程计算了298.15 K为基础的RDX的热力学函数,并得到了绝热至爆时间为3.10～3.19 s.     

用小药量至爆时间试验研究炸药爆发分解反应动力学

用小药量至爆试验测定了10种炸药:单质炸药3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)及其铵盐(ANTO)、铅盐(PbNTO)、钾盐(KNTO)、乙二胺盐(ENTO)、混合炸药JO-6、JOB-9003、JP-1、JD-1、JH-16在不同温度下的爆发延滞期(t_(ind)).依据谢苗诺夫方程lnt_(ind,i)=(E_σ)/(RT_i),-lnA_,由lnt_(ind,i)对1/T_i的关系,用最小二乘法计算了爆发分解反应的表观活化能(E_α)、指前因子(A_σ)和1 000 s时的热爆炸临界温度(T_b).用非线性等转化率积分法所得的表观活化能(E_σ)校验了由lnt_(ind,i)~1/T_i关系得到的E_σ值.借助热力学关系式,计算了爆发分解反应的活化反应热力学参量[活化自由能(ΔG~≠),活化焓(ΔH~≠)和活化熵(ΔS~≠].结果表明:(1) 以T_b和ΔG~≠作判据,知5种单质炸药和5种混合炸药的对热抵抗能力次序分别为:NTO＞ENTO＞ANTO＞KNTO＞PbNTO和JP-1＞JD-1＞JO-6＞JOB-9003＞JH-16;(2) E_α=E_α的事实佐证不同温度下爆发分解反应延滞期内分解深度相等,由此所得A_σ值可信,谢苗诺夫方程推导过程中A_σG(α)的假设合理.     

4-氨基-1,2,4-三唑-3,5-二硝基苯甲酸盐的晶体结构、比热容及热力学性质

用4-氨基-1,2,4-三唑的甲醇溶液与3,5-二硝基苯甲酸的甲醇溶液合成了4-氨基-1,2,4-三唑-3,5-二硝基苯甲酸盐.室温下培养出单晶,通过X射线衍射测定晶体结构,晶体属于单斜系,空间群为G/c,晶胞参数为:a=1.8160(2) nm,b=0.4818(5)nm,c=2.6160(3) nm,α=γ=90°...     

ZrO_2晶体本征点缺陷形成能的第一性原理计算及热动力学性质

结合第一性原理和热动力学方法模拟计算得到不同温度和氧分压条件下ZrO2晶体本征点缺陷的形成能,讨论了各种点缺陷的形成能随Fermi能级变化的规律。在常温低氧分压条件下,随着Fermi能级从0变化到5.40eV,最稳定的点缺陷依次出现的顺序为V..O3、O×i和V'Zr,在Fermi能级接近价带顶区域的主要缺陷类型是VO和Oi。在其它温度和氧分压条件下,点缺陷的的类型也作了详细讨论。在此基础上,计算分析得到该晶体中最稳定点缺陷类型在环境温度、氧分压和Fermi能级三维空间的分布,为分析该晶体在不同条件下可能出现的点缺陷类型提供清晰的图像及调控晶体点缺陷的形成提供参考。     

四唑与水二聚体相互作用的理论研究

在DFT—B3LYP／6—311＋＋G^＊＊水平下,求得1H-四唑和2H-四唑与水的二聚体势能面上4种优化几何构型和电子结构。并求得4种四唑单体与水二聚体在B3LYP／6—311＋＋G6＊＊水平下的BSSE分别为：3．95,2．52,2．57和4．03kJ／mol,ZPE校正能量分别为7．00,5．27,4．04和5．93kJ／mol。经基组叠加误差（BSSE）和零点能校正后,1H-和2H-四唑／水二聚体分子间最大相互作用能为-37．68kJ／mol。电荷分布与转移分析表明,二子体系间的电荷转移很少,但接触点上氮原子和氢原子电荷变化较大。由自然键轨道（NBO）分析揭示了分子间相互作用的本质。     

苦味酸含能离子盐的结构、生成热及爆炸性能理论研究

运用密度泛函理论DFT-B3LYP方法对5种苦味酸系列含能离子盐:苦味酸铵、苦味酸氨基脲、苦味酸碳酰肼、苦味酸氨基胍和苦味酸1,5-二氨基四唑进行了几何结构优化及红外振动分析,计算出生成热,并在此基础上,运用Kamlet-Jacobs方程估算出该类离子盐的爆速和爆压.     

4-硝基苯胂酸合成反应的热力学计算机模拟

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,通过计算机模拟,研究了4-硝基苯胂酸合成反应中各物质的结构。在此基础上对反应热力学进行了模拟计算,通过计算,优化了反应物与产物的几何构型与电子分布,并得到了4-硝基苯胂酸合成反应的主副反应焓变、Gibbs自由能变以及反应平衡常数。模拟计算结果表明,主反应的焓变 为-15.0 kJ·mol^-1,为放热反应,副反应的焓变为10.0 kJ·mol^-1,为吸热反应,主反应的标准Gibbs自由能变为39.7 kJ·mol^-1,而副反应的Gibbs自由能为45.2 kJ·mol^-1,该反应为不可逆反应。4-硝基苯胂酸合成反应的热力学性质的计算为反应工艺条件的控制和热力学研究提供了理论指导。     

多氯代二苯并噻吩亚砜热力学性质的密度泛函理论研究

在BHandHLYP/6-31G*水平上对135个多氯代二苯并噻吩亚砜(PCDBTOs)系列化合物进行了全优化和振动分析计算,得到各分子在298.15 K、101.3 kPa标准状态下的热力学参数。设计等键反应,计算了PCDBTOs系列化合物的标准生成热(ΔfH)和标准生成自由能(ΔfG)。研究了热力学参数S与氯原子的取代位置及取代数目(NPCS)之间的关系,结果表明:PCDBTOs系列化合物的S、ΔfH和ΔfG与NPCS之间有较好的相关性。根据异构体标准生成自由能的相对大小,从理论上求得异构体的相对稳定性。以Gaussian 03程序的输出文件为基础,采用统计热力学程序计算了PCDBTOs化合物在200~1000 K的摩尔定压热容(cp,m),并用最小二乘法求得cp,m与温度之间的相关方程,发现cp,m与T、T-1和T-2之间有着很好的相关性(R2=1.000)。同时,根据分子体积推测了化合物的毒性,结果表明:PCDBTOs系列化合物中,毒性最大的异构体可能在4取代中。     

3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮及其盐的研究概述

详细介绍了新型含能材料3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）的合成与性能研究状况,包括合成方法、晶体结构、量子化学、热分解行为、毒性等方面。着重介绍了包括NTO碱金属、碱土金属、过渡金属和稀土金属等21种NTO金属盐的单晶结构和热行为,重点总结了NTO碱金属盐的热分解产物,其中NTO的锂、钠、钾配合物的最终分解产物为碳酸盐,而铷和铯配合物的最终分解产物为碳酸盐、氧化物和高聚物,得出NTO碱金属盐的活化焓（△H≠）和放热分解峰温（Tpdo）之间的关系。附参考文献73篇。     

推进剂燃烧产物热力学性质的理论计算

采用密度泛函B3LYP方法在6-311G（d,p）和LANL2DZ-6-311G（d,p）水平下计算了火箭推进剂燃烧产物（含Cu、Pb、B、Al等元素）氯化物和氟化物的热力学性质。用基于Morse势函数的统计力学方法计算了其中的双原子分子在300～6000K时的热力学性质。结果表明,采用Morse势函数方法计算的CuF、PbF、PbCl、BCl、ClO、AlCl、AlF和BF双原子分子的热容和熵与文献值一致,其一般偏差为1％～2％。采用Morse势函数方法可以方便快捷地计算出推进剂燃烧产物（双原子分子）的热力学性质。     

Zn3V2O8的电子结构与光学性质的理论研究

采用平面波超软赝势密度泛函理论的方法研究了Zn3V2O8的能带结构、电子态密度和光学特性.能带结果显示Zn3V2O8呈间接带隙的绝缘体型能带,其禁带宽度为2.9 eV.详细的电子态密度结果显示其费米面上的态密度达到20 e/eV,费米能级附近的能级由Zn3p、V3p和O2p电子形成,Zn3d和O2s之间有强的杂化作用.介电性能结果显示在4.4 ～5.7 eV附近有强的吸收峰,在20.6 eV附近有一个次强吸收峰;吸收光谱显示在6.8 eV处有强吸收,在20.7 eV处有一个较弱的吸收峰.     

含能材料分子N8H8结构与性质的理论研究

采用密度泛函理论的b3lyp方法在6-311＋＋G＊＊基组上对30种N8H8链状异构体进行了理论计算,并应用分子中的原子理论（Atoms In Molecules,AIM）和自然键轨道理论（Nature Bond Orbital,NBO）分析了这些化合物相对稳定性和成键特征,G3MP2方法计算了各异构体的能量及生成热。结果表明：N8H8链状异构体中,含有N=N双键特征的异构体稳定性较好,影响氮氮键键长变化的主要因素是N原子孤对电子到相邻的氮氮键的超共轭作用;所有异构体中α3的生成热最大,β15的密度最大。     

用密度泛函理论研究LAX-112与氟化氢分子间的相互作用

在DFT-B3LYP/6-311++G**水平上,计算获得3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪-1,4-二氧化物(LAX-112)与氟化氢(HF)超分子体系势能面上3种全优化几何构型。经基组叠加误差(BSSE)和零点能(ZPE)校正,求得LAX-112与HF分子间的最大相互作用能为-34.41kJ/mol。超分子体系中的电子均由LAX-112向HF转移。用自然键轨道(NBO)分析揭示了分子间的相互作用主要由强氢键所贡献。对优化构型进行了振动频率计算,结果表明,超分子体系中H-X(X=N和F)的伸缩振动频率均发生了大幅度红移。基于统计热力学求得200.0～800.0K温度范围从单体形成二聚体的热力学性质变化,发现二聚过程在较低温度或常温下均能自发进行。     

两种新型2-偕二硝甲基-5-硝基四唑含能离子盐的合成、表征及性能预估

以氨基-1,2,4-三唑和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑(HDNMNT)为原料,通过中和反应合成出两种新型含能离子盐——2-偕二硝甲基-5-硝基四唑3-氨基-1,2,4-三唑盐(3-ATDNMNT)和2-偕二硝甲基-5-硝基四唑4-氨基-1,2,4-三唑盐(4-ATDNMNT),收率分别为95.4%和96.7%;利用FT-IR、1 H NMR、13C NMR、15 N NMR及元素分析等方法对其结构进行表征;采用量子化学方法计算了3-ATDNMNT和4-ATDNMNT的爆轰性能;在标准状态下(膨胀比为70∶1),利用最小自由能原理,分别计算了两种离子盐在丁羟复合推进剂中的能量性能。结果表明,3-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.587km/s和33.58GPa,4-ATDNMNT的爆速和爆压分别为8.693km/s和34.31GPa。以3-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,丁羟复合推进剂的理论比冲可达2 635.7N·s/kg。以4-ATDNMNT部分取代丁羟复合推进剂中的AP后,当HTPB、Al、AP及4-ATDNMNT各组分质量分数分别为10%、5%、15%及70%时,获得该丁羟复合推进剂的最高理论比冲为2 677.2N·s/kg。     

TiO2亚稳相的结构和性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,对锐钛矿相TiO2和萤石TiO2的态密度、能带结构和光学性质等方面的第一性原理进行研究.结果表明,锐钛矿相TiO2属间接带隙半导体,其禁带宽度为2.67 eV.萤石TiO2为间接带隙半导体,其禁带宽度为2.7 eV,其静态介电常数为10.2 eV,在130 ～ 225 nm波长区具有较宽宽的吸收峰,吸收谱扩展到可见光范围.     

3,3,7,7-四(三氟甲基)-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷及其多硝基取代物结构与性能的理论研究

采用密度泛函理论,在B3LYP/6-31+G(d)理论水平下,研究了3,3,7,7-四(三氟甲基)-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷及其多硝基取代物的结构和性能;在简谐振动分析的基础上,求解了该类化合物的振动频率、红外光谱及273~1000K内的热力学性质;采用Monte-Carlo随机算法预估了其密度;借助Kamlet-Jacobs公式预估了其爆热、爆速和爆压。结果表明,构型、密度及振动频率的计算值与实验值符合较好,其中2,4,6-三硝基取代物与2,4,6,8-四硝基取代物的爆速预估值分别为9.14、9.67km/s,爆压预估值分别为40.91、46.69GPa,满足了高能量密度化合物的标准。