Page 75 - 《含能材料》优秀论文（2019年）

笼 状 骨 架 含 能 化 合 物 构 建 研 究 进 展 713

Scheme 11b Synthesis of pentacyclo［4.3.0.0 3，8 .0 ］nonane‑2，4‑bis（trinitroethyl ester） ［51-52］
4，7
的重点方向。由于笼状骨架金属络合物对配体与金属 ［Cu（atrz）（NO ）］ 和［Ag（atrz） （NO ）］ 体系的笼
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1.5
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中心在空间排列及作用方式有特定要求，因此传统含 状骨架构造方式不同，该型化合物利用作为氧化组分
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能金属络合物多以含能配体与金属中心的简单配位为 的高氯酸根阴离子和 Na ，K ，Rb 或 NH 等离子形成
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主，鲜有具有笼状构造的金属含能络合物。 笼 状 结 构 ，将 作 为 燃 料 组 分 的 还 原 性 有 机 阳 离 子
2+
庞思平等 ［53-54］ 利用富氮杂环与金属硝酸盐形成 H DABCO 包裹在紧密堆积的钙钛矿笼状结构中，使
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-3
了特殊的具有三维笼状排列的金属络合物型含能化合 该类化合物具有优异的爆轰特性，密度 2.02 g·cm ，
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物。相比之前已经发展起来的一维 ［55］ 、二维 ［56］ 结构的 爆速 9306 m·s ，爆压 48.3 GPa，撞击感度 17 J，摩擦
含能金属络合物，目前一维及二维结构的金属含能络 感度 36 N，可比肩 RDX 和 HMX 的爆轰性能且有更高
合物由于感度高是潜在的起爆药结构，三维笼状结构 的稳定性；其中无金属组分的分子钙钛矿含能化合物
有效的降低了化合物的感度，撞击感度 22~30 J，摩擦 的理论性能接近 CL‑20 且比冲达到约 344 s。该 DAP
感度均为 0%，因而具有更为优异的应用特性。庞思平 类化合物制备简易，爆轰性能优异且热分解温度均超
等的此项研究中，利用高度富氮的杂环结构作为配体同 过 300 ℃，在耐热炸药等领域亦有较强的潜在应用价
时起到了链接作用，与银离子及金属铜进行络合，实现 值（Scheme 13）。
了从一维、二维结构的含能金属络合物向具有网络状
三维空间结构的含能金属络合物的转化，同时将硝酸
根离子包裹至笼状结构当中，获得了无卤素、低感度和
具有良好爆轰性能的含能体系［Cu（atrz）（NO ）］和
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3
n
2
［Ag（atrz）（NO ）］（Scheme 12）。
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1.5
陈小明等 ［57］ 进一步发展了一类具有良好应用前
景的新型钙钛矿类笼状骨架含能化合物（DAP）。与
Scheme 13 Synthesis of molecular perovskite high‑energetic
materials ［57］

4 结 论

由于笼状结构具有高对称性、高环张力和致密的
堆积密度等优势，因而构建笼状骨架成为提升含能化
合物能量密度水平的重要途径。笼状骨架含能化合物
可根据化合物组成分为单质型含能化合物和金属络合

Scheme 12 Synthesis of 3D Energetic Metal‑Organic Frame‑ 物型含能化合物。其中单质型笼状骨架含能化合物研
work ［54］ 究较为广泛，已发展了 ONC、CL‑20 等高性能结构；金

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS 含能材料 2019 年 第 27 卷 第 8 期 （708-716）