三唑、四唑类富氧多氮含能配合物的合成及其性能研究

发布时间：2017-04-26 16:16

  本文关键词：三唑、四唑类富氧多氮含能配合物的合成及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多氮杂环(三唑类，四唑类)金属配合物是近年来迅速发展的一种新型金属有机材料。由于其具有奇特的结构、丰富的电子效应、不饱和金属位点、高效的活性点等独特性能，它们在磁学，光学，气体吸附等领域有着广泛的应用。同时，由于其高密度，高耐热，高爆热，环境友好等优异性能，该类化合物在含能材料领域也具有潜在的应用价值。 但是目前，在含能材料领域，多以一个或者多个氮杂环母体为配体合成配合物，该配体的不足之处是氧含量低，相应的配合物的氧平衡相对比较差。本论文首次以富氧多氮杂化化合物为含能配体，成功合成了优异性能的含能金属配合物，并对其配体的合成工艺，含能金属配合物的结构和性能进行了详细研究。 首先，富氧多氮杂环配体合成工艺的优化。初步探索了DNAT的最佳反应条件，及简化了后处理方法，使得产率高达70%以上；简化了Kx-50的反应条件，提高实验效率与节约成本。 其次，对意外得到的3-氯-3-硝基-5,5’-偶氮-1,2,4-三唑进行结构表征，采用单晶X射线衍射确定为晶体属于斜方晶系，密度为1.728gcm-3。两个三唑环与偶氮键基本共平面，该化合物上的氯原子易于发生亲核取代反应，硝基易发生还原反应，环上的丰富的N原子上的孤对电子等多种修饰位点，为制备其他高性能含能材料提供了潜在的应用价值。 最后，富氧多氮杂环配合物的合成与性能研究。选用富氧多氮杂化合物为配体，以带有含能阴离子的金属盐为金属离子中心，采用溶剂热法，首次合成了Zn[(DNBT)2.(CH3OH)].2(CH3OH)， Zn[(NH3)2.(OH)2].(DNBT)， Cu[(Kx-50)2].(NO3)2，Zn[(Kx-50)2].(NO3)2，Ag[(Kx-50)].(NO3)2，利用元素分析，红外分析手段进行结构鉴定，同时对前两个化合物经单晶X射线衍射进行了详细结构表征。对富氧多氮杂环配合物[Zn[(DNBT)2.(CH3OH)].2(CH3OH)]，[Zn[(NH3)2.(OH)2].(DNBT)]的热稳定性，，感度进行了研究。两种金属配合物的耐热性和感度均优于其配体DNBT。采用DMO13模块(源于Materials Studio)和Kamlet-Jacobs公式(简称K-J方程)等计算了3-氯-3’-硝基-5,5’-偶氮-1,2,4-三唑的爆热爆速爆压，其性能与TNT相当。
【关键词】：金属有机配合物 含能材料 富氧多氮杂环化合物 工艺优化
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ560.1;O641.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-31
• 1.1 金属有机配合物的简介10
• 1.2 多氮杂环金属有机配合物的研究概况10-11
• 1.3 三唑基和四唑基配体的配位模式和常用配体11-15
• 1.4 三唑基和四唑基配合物的研究进展15-26
• 1.4.1 三唑基金属配合物的研究进展15-16
• 1.4.2 四唑基金属配合物的研究进展16
• 1.4.3 三唑基和四唑基金属配合物的应用16-26
• 1.5 本课题的选题意义26-27
• 参考文献27-31
• 第2章 三唑、四唑类富氧多氮杂环配体的合成31-46
• 2.1 引言31-32
• 2.2 实验试剂和仪器32-33
• 2.2.1 实验试剂32
• 2.2.2 实验仪器32-33
• 2.3 多氮杂环含能配体的合成33-35
• 2.3.1 3,3’-二硝基-5,5’-联-1H-1,2,4-三唑 (DNBT)的合成33-34
• 2.3.2 3,3’-二硝基-5,5’-偶氮-1,2,4-三唑(DNAT)的合成34-35
• 2.3.3 1,1’-二羟基-5,5’-联四唑(Kx-50)的合成35
• 2.4 结果与讨论35-43
• 2.5 本章小结43-44
• 参考文献44-46
• 第3章 三唑、四唑类富氧多氮金属配合物的合成46-65
• 3.1 引言46
• 3.2 实验试剂及仪器46-47
• 3.2.1 实验试剂46-47
• 3.2.2 实验仪器47
• 3.3 富氧多氮杂环含能金属配合物的合成47-49
• 3.3.1 3,3’-二硝基-5,5’-联-1,2,4-三唑(DNBT)的金属配合物的合成47-48
• 3.3.2 3,3’-二硝基-5,5’-偶氮-1,2,4-三唑(DNAT)的金属配合物的合成48-49
• 3.3.3 1,1’-二元醇-5,5’-联四唑(Kx-50)的金属配合物的合成49
• 3.4 结果与讨论49-63
• 3.4.1 配合物 1-8 的实验合成49-53
• 3.4.2 与 DNBT 配位时的元素分析与红外光谱图分析53-55
• 3.4.3 与 DNAT 配位时的元素分析与红外光谱图分析55-57
• 3.4.4 与 Kx-50 配位时的元素分析与红外光谱图分析57-60
• 3.4.5 配合物 1 [Zn[(DNBT)2(CH3OH)2].2(CH3OH)]的晶体结构60-62
• 3.4.6 配合物 2 [Zn[(NH3)2(OH)2].(DNBT)]的晶体结构62-63
• 3.5 本章小结63-64
• 参考文献64-65
• 第4章 三唑、四唑类富氧多氮金属配合物的性能研究65-71
• 4.1 仪器测试65-66
• 4.2 结果与讨论66-69
• 4.2.1 配合物 1 和 2 的热分解行为66-67
• 4.2.2 配合物 1 和 2 的感度测试67-68
• 4.2.3 化合物 3-氯-3’-硝基-5,5’-偶氮-1,2,4-三唑的爆轰性能68-69
• 4.3 本章小结69-70
• 参考文献70-71
• 第5章 总结71-73
• 附录73-82
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单82-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张建国,张同来,郁开北;[Cd(ATZ)_4(H_2O)_2](PA)_2·2H_2O的合成、晶体结构和热分解机理研究[J];化学学报;2001年01期

2 王长凤，杨光明，席琛，纪平，何炳林;两种三唑螯合树脂合成及其吸附行为的比较研究[J];离子交换与吸附;1995年06期

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本文编号：328796