Page 17 - 《含能材料》2018年优秀论文

996 李珏成，靳云鹤，邓沐聪，张文全，张庆华

在高压条件下可能存在的多氮结构。在 0~100 GPa 基 础 ，极 大 激 发 了 含 能 材 料 科 研 工 作 者 对 全 氮 材 料
的压力下，发现三种五唑结构：（1）在 15 GPa 压力下， 的 研 究 热 情 。 南 京 理 工 大 学 陆 明 课 题 组 ［50］ 对 一 些
预测出现 KN ⁃Pca2 晶体结构；（2）在 50 GPa 压力下， 经 典 含 能 阳 离 子 五 唑 化 合 物 进 行 了 理 论 计 算 ，结 果
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预测出现 K N ⁃Pmma 晶体结构；（3）在大于 15 GPa 压 如 表 2 所 示 。 由 于 阴 离 子 为 全 氮 五 唑 离 子 ，这 些 非
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力，预测出现 RbN ⁃Pc 晶体结构。总体来说，碱金属 金 属 盐 具 有 较 高 的 氮 含 量 ，但 是 这 类 阳 离 子 中 含 有
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R N（R=K、Rb、Cs）的五唑结构在 15 GPa 的压力以上 C 原 子 和 较 多 的 H 原 子 ，因 此 氧 平 衡 都 较 差 。 根 据
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都 属 于 稳 定 结 构 ，要 在 常 温 常 压 下 合 成 还 具 有 一 定 计 算 ，该类 cyclo⁃N 非金属盐的理论密度都很低，介
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难度。 于 1.60～1.78 g·cm ，尽 管 这 些 盐 具 有 较 高 的 生 成
3.3.2 五唑非金属盐预测 焓，预测的理论爆轰性能与传统高能炸药相比并没有
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cyclo⁃N 离子的发现为全氮材料的研制提供了 明显优势。
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表 2 高氮五唑非金属盐计算 ［50］
Table 2 Caculation of non⁃metallic pentazolate salts ［50］
Gaussian Explo 5
cations N content / % OB / % density / g·cm -3 ΔH f / kJ·mol -1
c）
a）
b）
d）
D / km·s -1 p / GPa D / km·s -1 p / GPa
e）
f）
86.1 -61.5 1.60 186.9 6.29 16.3 7.69 18.8
89.7 -41.1 1.66 615.5 8.18 26.9 8.63 27.1

90.1 -42.1 1.70 690.4 8.25 29.2 8.71 29.9

82.4 -65.9 1.67 410.5 7.04 21.0 7.88 22.5

70.0 -32.0 1.78 513.5 8.23 29.8 8.85 31.3

80.8 -15.4 1.71 262.2 8.89 33.9 9.39 35.4
Note： a）Nitrogen content. b）Oxygen balance. c）Calculated density. d）Calculated Heat of formation. e）Detonation velocity. f）Detonation pressure.

稳定、机理尚不清晰等问题，还需进一步研究改进。
4 总结与展望
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（2）cyclo⁃N 环上有五个相同的 N 原子，即有五
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个相同的配位点，其配位模式多样，可与金属离子形成
直到 2017 年我国科学家在国际上首次成功合成
不同维度的骨架结构，理论上可构造出无数种金属五
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出室温能稳定存在的 cyclo⁃N 盐，目前该领域已经拓
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展到 cyclo⁃N 金属盐、非金属盐等多种新型材料、以 唑骨架材料，从而为合成稳定的新型含能配合物提供
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及高压合成等新型合成方法。通过对上述五唑化合物 了可能。
（3）理论上，五唑离子化合物含有较多的 N—N、
合成的进展和现状进行系统梳理和总结，我们得到如
下结论： NN 键，断裂能够释放出大量能量；而目前合成的五
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（1）五唑离子（cyclo⁃N ）具有环状芳香性和对称 唑离子盐中含有大量水分子和金属离子，其真实能量
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性的结构，是在室温下能稳定存在的全氮物质。以芳 水平与高能量密度材料（HEDMs）相比尚有较大差距。
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基五唑作为中间体，用氧化的方式来切断 C—N 键并 然而我们也应该看到，cyclo⁃N 作为重要的全氮阴离
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且完整保留五唑环，第一次证明了五唑化合物能够在 子，其应用基础研究才刚刚拉开帷幕，还有广阔的空间
室温下稳定存在。不过该方法有着产率低，中间体不 等待人们去探索研究。

Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.26, No.11, 2018（991-998） 含能材料 www.energetic-materials.org.cn