基于三（5-氨基四唑）三嗪含能配合物的合成、结构及理化性质研究
发布时间：2022-01-23 17:06
基于富氮配体的含能配合物由于具有高密度、低感度以及热稳定性好和结构可控等特点在含能材料方面受到了很大的欢迎。本论文设计合成了七例高能、钝感的含能配合物,研究结果表明这七例配合物不仅爆轰性能优良,而且能对固体推进剂的常用氧化剂AP的燃烧分解产生良好的促进效果。本论文依据配位化学原理,基于富氮杂环配体三（5-氨基四唑）-三嗪（H3TATT）,将其与Cu（Ⅱ）、Mn（Ⅱ）、Co（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）等金属离子进行配位自组装,通过水热法合成了7例未见文献报道的含能配合物:Cu（HTATT）（H2O）2（1）、[Cu3（TATT）2（H2O）2]n（2）、{[Zn2（HTATT）2（H2O）2]·3H2O}n（3）、[Pb Zn（TATT）（OH）（H2
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)配合物Ni-DNBT的晶体结构；(b)配合物Cu-DNBT的晶体结构
西北大学硕士学位论文2合物。图1.1(a)配合物Ni-DNBT的晶体结构；(b)配合物Cu-DNBT的晶体结构配体5-氨基-3硝基-1H-1,2,4-三唑(ANTA)是一种二次炸药，其爆轰性能参数良好，且具有适当的配位能力来构筑含能配合物。同年，AdamJ.Matzger课题组[28]利用ANTA通过配位聚合得到具有改性性能的新材料，以此来探究不同金属离子对同构体系能量特性的影响。基于配体ANTA，与硝酸钴反应得到了具有2D结构的Co-ANTA。与ANTA相比，Co-ANTA具有高的密度、良好的氧平衡和优越的热稳定性。但Co-ANTA比ANTA具有更高的冲击敏感度，这可能是由于金属离子上未配对电子的存在使Co-ANTA对撞击更加敏感。为了评估金属离子对高能配合物灵敏度的影响，通过与Zn2+反应，合成了一种与Co-ANTA同构的配合物Zn-ANTA。与Co-ANTA相比，Zn-ANTA对热和冲击的敏感性较低，这可能源于Zn2+的d10电子结构。这两例含能配合物都具有良好的密度和热稳定性(在300℃以上分解)，因此，通过配位聚合的方法可以显著提高ANTA的热稳定性。与ANTA相比，两例配合物由于结构网络中氢氧基团的存在，有助于改善体系氧平衡。基于冲击灵敏度来说，二者均为二次爆炸物，但灵敏度存在显著差异。相比于ANTA和Zn-ANTA，Co-ANTA对冲击更敏感。因此，配位提供了一种来提高有机能量化合物的热稳定性的方法，并可根据金属离子的性质来调节含能配合物对冲击的敏感性。图1.2(a)Zn-ANTA的配位模式；(b)Zn-ANTA的配2D层状结构(c)ANTA,Zn-ANTA和Co-ANTA的TGA曲线
西北大学硕士学位论文4遍较高，且大多不含硝基基团，具有感度低，热稳定性好等特点，其分子结构中的高氮低碳氢含量的特点也使其更容易达到氧平衡[42]。基于嗪类配体，研究者们也进行了一系列研究。1,3,5-三嗪是构建含能化合物的理想骨架，因为它有三个易于调节的环碳位点，一些适宜的含能基团可与三嗪环结合得到具有较高的含氮量和良好的热稳定性的含能材料。2013年，庞思平课题组[60]基于2,4-二氨基-1,3,5-三嗪-6-酮阳离子合成了一系列热稳定性良好的含能盐，并对它们进行了红外、核磁和元素分析等表征和对冲击、摩擦和静电的敏感性测试。2,4-二氨基-1,3,5-三嗪-6-酮的硝酸盐、硫酸盐、高氯酸盐和5-硝基四唑盐的结构分别用单晶X射线衍射法进行了表征。这些盐的密度都相对较大，密度范围在1.64~2.01gcm-3之间。DSC结果表明，这些盐具有良好的热稳定性，其分解温度大多在180°C以上。其中，硝酸盐和高氯酸盐分别在303.3°C和336.4°C分解，是相当稳定的。此外，它们表现出良好的对冲击(>40J)、摩擦(>360N)和静电的不敏感性。计算得到这些盐的爆压值范围为14.6~29.2GPa，爆速范围为6536~8275ms-1。基于高爆轰性能和优异的稳定性，这些盐有潜力成为含能材料的候选材料，并促进更安全、更可靠、更稳定的含能材料的研究。图1.52,4-二氨基-1,3,5-三嗪-6-酮的硝酸盐(a),5-硝基四唑盐(b),高氯酸盐(c),硫酸盐(d)的晶体结构图2016年，张建课题组[61]基于三聚氰胺(MA)和叠氮配体，与铜离子自组装得到了一例高能MOF材料[Cu3(MA)2(N3)3]，其氮含量为47.55%。通过结构分析发现，该配合物
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米燃烧催化剂对高氯酸铵热分解动力学研究[J]. 赵文渊,杨斌愚,赵赫,韩兵兵. 内蒙古石油化工. 2019(11)
[2]气雾化Al-3Eu合金燃料对高氯酸铵热分解特性的影响[J]. 王玲,李锦勇,庞爱民. 广州化工. 2019(21)
[3]黑索金基含铝炸药的热重分解及几种热分解动力学参数的关联关系[J]. 郑亚峰,孙培培,常海,南海,陈春燕. 化工新型材料. 2019(09)
[4]纳米CoFe2O4@C复合催化剂的制备及其对AP的催化性能[J]. 叶平,鲁月文,许鹏飞,胡枭,何杰鑫,王茜,郭长平. 火炸药学报. 2019(04)
[5]石墨烯基联四唑含能配位聚合物的制备、表征及催化活性[J]. 张雪雪,吕杰尧,何伟,陈书文,杨志剑,严启龙. 含能材料. 2019(09)
[6]2,4-二硝基咪唑含能锂盐的热分解行为及其对AP热分解的催化作用[J]. 成健,邵灏,李振明,黄斌,王睿,孙莉,赵凤起,徐司雨,郝尧刚,苏宏平,李京霖. 固体火箭技术. 2018(04)
[7]含能配合物Co（ANPyO）3的热分解性能及其对RDX的催化作用研究[J]. 姜菡雨,成建,郝海霞,徐司雨,姚二岗,刘祖亮. 化学推进剂与高分子材料. 2017(03)
[8]RDX及其衍生物高温热解的反应分子动力学模拟[J]. 彭莉娟,姚倩,王静波,李泽荣,朱权,李象远. 物理化学学报. 2017(04)
[9]纳米材料在固体推进剂中的应用进展[J]. 张正中,邓重清,屈蓓,李吉祯,刘春. 化学推进剂与高分子材料. 2016(06)
[10]三（5-氨基四唑）三嗪的合成与表征研究[J]. 郝晓春,毕福强,王磊,卜建华,葛忠学. 应用化工. 2012(10)
本文编号：3604795
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)配合物Ni-DNBT的晶体结构；(b)配合物Cu-DNBT的晶体结构
西北大学硕士学位论文2合物。图1.1(a)配合物Ni-DNBT的晶体结构；(b)配合物Cu-DNBT的晶体结构配体5-氨基-3硝基-1H-1,2,4-三唑(ANTA)是一种二次炸药，其爆轰性能参数良好，且具有适当的配位能力来构筑含能配合物。同年，AdamJ.Matzger课题组[28]利用ANTA通过配位聚合得到具有改性性能的新材料，以此来探究不同金属离子对同构体系能量特性的影响。基于配体ANTA，与硝酸钴反应得到了具有2D结构的Co-ANTA。与ANTA相比，Co-ANTA具有高的密度、良好的氧平衡和优越的热稳定性。但Co-ANTA比ANTA具有更高的冲击敏感度，这可能是由于金属离子上未配对电子的存在使Co-ANTA对撞击更加敏感。为了评估金属离子对高能配合物灵敏度的影响，通过与Zn2+反应，合成了一种与Co-ANTA同构的配合物Zn-ANTA。与Co-ANTA相比，Zn-ANTA对热和冲击的敏感性较低，这可能源于Zn2+的d10电子结构。这两例含能配合物都具有良好的密度和热稳定性(在300℃以上分解)，因此，通过配位聚合的方法可以显著提高ANTA的热稳定性。与ANTA相比，两例配合物由于结构网络中氢氧基团的存在，有助于改善体系氧平衡。基于冲击灵敏度来说，二者均为二次爆炸物，但灵敏度存在显著差异。相比于ANTA和Zn-ANTA，Co-ANTA对冲击更敏感。因此，配位提供了一种来提高有机能量化合物的热稳定性的方法，并可根据金属离子的性质来调节含能配合物对冲击的敏感性。图1.2(a)Zn-ANTA的配位模式；(b)Zn-ANTA的配2D层状结构(c)ANTA,Zn-ANTA和Co-ANTA的TGA曲线
西北大学硕士学位论文4遍较高，且大多不含硝基基团，具有感度低，热稳定性好等特点，其分子结构中的高氮低碳氢含量的特点也使其更容易达到氧平衡[42]。基于嗪类配体，研究者们也进行了一系列研究。1,3,5-三嗪是构建含能化合物的理想骨架，因为它有三个易于调节的环碳位点，一些适宜的含能基团可与三嗪环结合得到具有较高的含氮量和良好的热稳定性的含能材料。2013年，庞思平课题组[60]基于2,4-二氨基-1,3,5-三嗪-6-酮阳离子合成了一系列热稳定性良好的含能盐，并对它们进行了红外、核磁和元素分析等表征和对冲击、摩擦和静电的敏感性测试。2,4-二氨基-1,3,5-三嗪-6-酮的硝酸盐、硫酸盐、高氯酸盐和5-硝基四唑盐的结构分别用单晶X射线衍射法进行了表征。这些盐的密度都相对较大，密度范围在1.64~2.01gcm-3之间。DSC结果表明，这些盐具有良好的热稳定性，其分解温度大多在180°C以上。其中，硝酸盐和高氯酸盐分别在303.3°C和336.4°C分解，是相当稳定的。此外，它们表现出良好的对冲击(>40J)、摩擦(>360N)和静电的不敏感性。计算得到这些盐的爆压值范围为14.6~29.2GPa，爆速范围为6536~8275ms-1。基于高爆轰性能和优异的稳定性，这些盐有潜力成为含能材料的候选材料，并促进更安全、更可靠、更稳定的含能材料的研究。图1.52,4-二氨基-1,3,5-三嗪-6-酮的硝酸盐(a),5-硝基四唑盐(b),高氯酸盐(c),硫酸盐(d)的晶体结构图2016年，张建课题组[61]基于三聚氰胺(MA)和叠氮配体，与铜离子自组装得到了一例高能MOF材料[Cu3(MA)2(N3)3]，其氮含量为47.55%。通过结构分析发现，该配合物
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米燃烧催化剂对高氯酸铵热分解动力学研究[J]. 赵文渊,杨斌愚,赵赫,韩兵兵. 内蒙古石油化工. 2019(11)
[2]气雾化Al-3Eu合金燃料对高氯酸铵热分解特性的影响[J]. 王玲,李锦勇,庞爱民. 广州化工. 2019(21)
[3]黑索金基含铝炸药的热重分解及几种热分解动力学参数的关联关系[J]. 郑亚峰,孙培培,常海,南海,陈春燕. 化工新型材料. 2019(09)
[4]纳米CoFe2O4@C复合催化剂的制备及其对AP的催化性能[J]. 叶平,鲁月文,许鹏飞,胡枭,何杰鑫,王茜,郭长平. 火炸药学报. 2019(04)
[5]石墨烯基联四唑含能配位聚合物的制备、表征及催化活性[J]. 张雪雪,吕杰尧,何伟,陈书文,杨志剑,严启龙. 含能材料. 2019(09)
[6]2,4-二硝基咪唑含能锂盐的热分解行为及其对AP热分解的催化作用[J]. 成健,邵灏,李振明,黄斌,王睿,孙莉,赵凤起,徐司雨,郝尧刚,苏宏平,李京霖. 固体火箭技术. 2018(04)
[7]含能配合物Co（ANPyO）3的热分解性能及其对RDX的催化作用研究[J]. 姜菡雨,成建,郝海霞,徐司雨,姚二岗,刘祖亮. 化学推进剂与高分子材料. 2017(03)
[8]RDX及其衍生物高温热解的反应分子动力学模拟[J]. 彭莉娟,姚倩,王静波,李泽荣,朱权,李象远. 物理化学学报. 2017(04)
[9]纳米材料在固体推进剂中的应用进展[J]. 张正中,邓重清,屈蓓,李吉祯,刘春. 化学推进剂与高分子材料. 2016(06)
[10]三（5-氨基四唑）三嗪的合成与表征研究[J]. 郝晓春,毕福强,王磊,卜建华,葛忠学. 应用化工. 2012(10)
本文编号：3604795
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