1,1′-二羟基-5,5′-联四唑铷盐的合成、晶体结构及性能

以1,1′-二羟基-5,5′-联四唑(BTO)为起始原料合成新型含能材料——1,1′-二羟基-5,5′-联四唑铷(BTORb)。用X-射线单晶衍射仪测定其晶体结构,结果表明Rb~+与BTO形成8配位结构,不同片层的BTO与Rb~+交替排列相互连接,构成三维网状结构。用差示扫描量热分析技术(DSC)和热重分析技术(TG-DTG)研究其热分解行为,其热分解温度起始于292℃,表明其热稳定性良好。用Kissinger法和Ozawa法计算其非等温反应动力学参数,得到其热分解Arrhenius方程为lnk=13.51-186.3×10~3/RT。计算得到其标准生成焓Δ_fH_(298)~θ为274.91 k J·mol~(-1)。计算其热爆炸临界温度T_b为356.7℃,表明其热安定性较好。800 g落锤下,BTORb的撞击感度H_(50)为34.8 cm,70°摆角、1.23 MPa条件下,其摩擦感度爆炸百分数为36%,静电火花感度50%发火能量为0.34 J。     

1,1'-二羟基-5,5'-联四唑-二氨基乙二肟(DAGBTO)富氮含能盐的合成、晶体结构及热性能

以二氨基乙二肟(DAG)和1,1'-二羟基-5,5'-联四唑(BTO)为起始原料合成了新型富氮含能盐——1,1'-二羟基-5,5'-联四唑-二氨基乙二肟(DAGBTO)。用元素分析、傅里叶变换红外光谱、核磁和质谱对其结构进行了表征。培养了目标化合物的单晶,并通过X-射线单晶衍射仪测定了其晶体结构,结果表明其属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为:a=11.3121(11),b=6.4480(4),c=15.3202(16),β=105.990(2)°,V=1074.23(17)~3,Z=4,D_c=1.782 g·cm~(-3),F(000)=592。通过差示扫描量热分析仪(DSC)研究其热分解行为,并对其非等温反应动力学参数和热安全性参数进行计算,其反应活化能为210.6 kJ·mol~(-1)(Kissinger法)和207.9 kJ·mol~(-1)(Ozawa-Doyle法),二者一致性较好,热分解温度高于190℃,热爆炸临界温度Tbp为200.7℃。     

3,4-二硝基吡唑的晶体结构

为了获得不含溶剂的3,4-二硝基吡唑(DNP)单晶结构,以吡唑为原料,用三步法合成了DNP。以乙醚为溶剂,用溶剂蒸发法培养得到纯的DNP单晶。用X-射线单晶衍射仪测定了其单晶结构,结果表明,DNP的单晶结构属于单斜晶系,空间群为P21/c,晶胞参数为a=9.9801(8),b=11.9959(9),c=9.7192(7),β=94.232(1)°,V=1160.41(15)3,Z=8,F(000)=640,Dc=1.80969 g·cm-3。大量分子间氢键作用的存在及DNP分子间存在的π-π堆积作用,使DNP分子稳定地存在。     

新型绿色起爆药1,1'-二羟基-5,5'-联四唑钾的晶体结构及性能研究

以1,1'-二羟基-5,5'-联四唑(BTO)为起始原料合成了新型绿色起爆药——1,1'-二羟基-5,5'-联四唑钾(BTOK)。用缓慢蒸发法首次培养了目标化合物的单晶,并通过X-射线单晶衍射测定了其晶体结构。通过差示扫描量热分析技术(DSC)和热重分析技术(TG-DTG)研究其热分解行为。测定了其5 s延滞期爆发点,摩擦感度,撞击感度和50%发火能量。结果表明,K~+与BTO形成7配位不对称结构,不同片层的BTO与K~+交替排列相互连接,构成三维网状结构。BTOK的热分解起始温度为307℃,表明其热稳定性良好,且放热过程具有明显起爆药特征。5 s延滞期爆发点为321℃,70°摆角、1.23 MPa条件下BTOK的摩擦感度爆炸百分数为56%,800 g落锤下,撞击感度H_(50)为22.5 cm,静电火花感度50%的发火能量为0.21 J。     

5-肼基四唑高氯酸含能配合物的合成、表征及性能

以5-肼基四唑(5-HT)为配体,制备5种含能配合物[Cd(HT)_6](ClO_4)_2(1),[Zn(HT)6](ClO_4)_2(2),[Ni(HT)_3](ClO_4)_2(3),[Co(HT)_6](ClO_4)_2(4),[Mn(HT)_6](ClO_4)_2(5)。采用元素分析和傅里叶变换红外光谱对5种配合物进行结构表征。通过差示扫描量热分析(DSC)研究其热分解性能,测试了其摩擦感度和撞击感度。在B3LYP/6-311++g**水平上理论研究了5-HT电子结构性质、自然键轨道电荷以及分子前线轨道。结果表明,5种配合物具有较高热稳定性,分解温度均高于200℃。5-HT四唑环上的N(3)和N(4)原子更容易同时参与金属原子配位,形成以5-肼基四唑为配体的配位化合物。90°摆角、1.96 MPa条件下,配合物4的摩擦感度为96%,800 g落锤下,撞击感度H50为25 cm,其机械感度与肼基四唑汞(HTMP)和高氯酸·四氨·双(5-硝基四唑)合钴(Ⅲ)(BNCP)相当,有望应用于起爆药领域。     

含能配合物[Ag_2(DAT)_4](NO_3)_2(DAT=1,5-二氨基四唑)的合成、晶体结构及性能

以1,5-二氨基四唑(DAT)与硝酸银为起始原料制备了新型含能配合物[Ag_2(DAT)_4](NO_3)_2,收率86%。用元素分析和傅里叶变换红外光谱法对其结构进行了表征。培养了目标配合物的单晶。用X-射线单晶衍射仪测定了其晶体结构。用差示扫描量热法研究了其热分解行为。用Kissinger法和Ozawa法计算了其非等温反应动力学参数:活化能E_K和E_O。计算了其热爆炸临界温度T_b。用氧弹测定了其燃烧热Q_v。计算了其标准生成焓Δ_fH~Θ_(298))。测试了目标配合物的摩擦、撞击和火焰感度。结果表明,目标配合物属于单斜晶系,P21/n空间群,晶胞参数为:a=6.8109(9),b=19.654(3),c=8.4510(11),β=102.590(3)°,V=1104.1(3)~3,Z=2,Dc=2.228 g·cm~(-3),F(000)=729。对目标配合物,E_K=204.9 k J·mol~(-1),E_O=202.8 k J·mol~(-1),T_b=224.4℃,Q_v=-4177.59k J·mol~(-1),Δ_fH~Θ_(298)=258.14 k J·mol~(-1),目标配合物对撞击和火焰不敏感,对摩擦较为敏感。