3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四硝基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷结构与性能的量子化学研究

设计了一种新型高能量密度化合物——3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四硝基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷,应用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法在6-31G(d,p)基组水平上对该化合物进行了结构全优化,并计算得到其红外(IR)光谱;通过键级分析获得热解引发键的位置为N7—N22,同时求得校正后的键离解能为91.47 kJ/mol.采用Monte-Carlo方法预测该化合物的理论密度为2.16 g/cm3;基于理论密度并结合等键反应及Kamlet-Jacobs公式预测了生成焓、爆速、爆压和爆热值分别为1219.94 kJ/mol,10.43 km/s,53.44 GPa和7407.84 J/g.以上性能参数显示,该目标化合物达到了高能量密度化合物的基本要求,是一种潜在的含能材料.同时给出了该化合物的逆合成路线.

3,6-二胍基-1,2,4,5-四嗪二硝基胍盐的合成及性能预估

以水合肼、硝酸胍以及硝基胍为原料,制备了3,6-二胍基-1,2,4,5-四嗪二硝基胍盐并优化了反应条件。用DSC和TG-DTG研究了其热分解行为,运用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**理论水平下预估了其爆轰性能。结果表明,在反应时间为4h,反应温度为50℃的优化合成条件下,目标化合物产率最高为82.2%。该化合物在260℃左右剧烈分解,表明其具有良好的热稳定性。用Born-Haber循环求得该化合物的生成热为294.9kJ/mol。用Monte-Carlo方法预估该化合物的理论密度为1.69g/cm3。用Kamlet-Jacobs公式计算出该化合物的爆速为7.67km/s,爆压为25.04GPa,表明3,6-二胍基-1,2,4,5-四嗪二硝基胍盐具有优越的爆轰性能。

1,2,3-三氨基胍二硝基胍盐的合成与量子化学研究

以1,2,3-三氨基胍盐酸盐和二硝基胍为原料,制备了一种新型含能离子盐1,2,3-三氨基胍二硝基胍盐,并对其结构进行了表征.运用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/6-31+G**水平下计算得到了该盐的几何结构、自然原子电荷分布、前线轨道能量及红外光谱,同时计算了热容、焓及熵等热力学参数,并分析了这些参数和温度之间的函数关系;利用Born-Haber循环求得该化合物的生成热为150.54 kJ/mol;利用Monte-Carlo方法预测了该化合物的理论密度为1.56 g/cm3;基于以上数据进一步计算得到该化合物的爆速为7.81 km/s,爆压为24.74 GPa.

一锅法合成2,4,5-三硝基咪唑(英文)

以4-硝基咪唑为原料,用HNO3/KI/AcO H作为硝化体系,通过一锅法制备了2,4,5-三硝基咪唑,用1H N M R,IR,M S以及元素分析对其结构进行了表征。优化了反应路线,结果表明,在反应时间4 h,反应温度为120℃,n(4-硝基咪唑)∶n(65%HN O3)∶n(AcO H)=1∶30∶30条件下,目标化合物产率高达80.6%。

1-氨基-2-硝基胍4-硝胺基-1,2,4-三唑盐的合成及性能

以1-氨基-2-硝基胍和4-硝胺基-1,2,4-三唑为原料,制备了一种新型含能离子盐——1-氨基-2-硝基胍4-硝胺基-1,2,4-三唑盐,并优化了反应条件。用TG-DSC研究了其热分解行为。结果表明,在反应时间为4h,反应温度为50℃的优化合成条件下,1-氨基-2-硝基胍4-硝胺基-1,2,4-三唑盐的产率最高为86.5%。该化合物在175.5℃左右剧烈分解,显示热稳定性较好。利用BornHaber循环求得该化合物的生成热为551.3kJ·mol-1。测得该化合物的密度为1.59g·cm-3。基于密度和生成热,通过Kamlet-Jacobs公式得到该化合物的爆速和爆压分别为8.05km·s-1和爆压26.6GPa。

4-氨基-1,2,4-三氮唑二硝基胍盐的合成及量子化学研究

以二硝基胍和4-氨基-1,2,4-三氮唑为原料,经中和反应制备了一种新型含能离子盐-4-氨基-1,2,4-三氮唑二硝基胍盐并对其结构进行了表征。运用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**理论水平下,计算了该含能离子盐的几何结构、红外光谱、热力学参数(比热容、焓、熵)及这些参数和温度之间的函数关系。用Monte-Carlo方法,Born-Haber循环和Kamlet-Jacobs公式估算了该离子盐的理论密度、生成热、爆速和爆压。结果表明,该离子盐的理论密度、生成热、爆速和爆压分别为1.72g/cm3、313.92kJ/mol、8.15km/s和28.53GPa。

3,7-二硝亚氨基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷的结构和性能(英文)

用TG-DTG-DSC方法研究富氮含能化合物3,7-二硝亚氨基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷的热性能,用量子化学方法研究其电子结构及爆轰性能。结果表明,3,7-二硝亚氨基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷热分解是一个二阶段过程,在320℃左右有一个剧烈的放热峰。其热分解活化能和指前因子分别为225.80 k J·mol-1和1017.71s-1。考虑到其热爆炸临界温度为600.25 K,活化熵为80.18 J·mol-1·k-1,活化焓为220.92 k J·mol-1,吉布斯自由能为173.87 k J·mol-1。利用K-J公式得到其爆速为8.70km·s-1,爆压为34.34 GPa,表明3,7-二硝亚氨基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷可用作潜在的高能、稳定的含能材料的候选物。

1-氨基-2-硝基胍3,5-二硝基-1,2,4-三唑盐的合成及性能研究

以水合肼、双氰胺和硝基胍三种化合物为起始原料,通过缩合反应和复分解反应制备了一种新型含能材料一1-氨基-2-硝基胍3,5-二硝基-1,2,4-三唑盐;通过热重曲线和差示扫描量热曲线(TG-DSC)研究了目标化合物的热行为;利用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**基组水平下预估了1-氨基-2-硝基胍3,5-二硝基-1,2,4-三唑盐的爆轰性能。研究结果表明,在反应时间4 h,反应温度55℃的条件下,1-氨基-2-硝基胍3,5-二硝基-1,2,4-三唑盐的产率最高可达89.9%;DSC曲线表明1-氨基-2-硝基胍3,5-二硝基-1,2,4-三唑盐在217.1℃左右有一个剧烈的放热峰,说明该化合物具有较高的热稳定性;通过Kamlet-Jacobs公式计算得到1-氨基-2-硝基胍3,5-二硝基-1,2,4-三唑盐的爆速为8.42 km/s,爆压为29.8 GPa。

1,2-二硝基胍的合成及热性能

以硝基胍(NQ)为原料、100%硝酸/20%发烟硫酸/硝酸铵为硝化体系,经硝化反应合成了1,2-二硝基胍(DNG)。用IR、1H NM R、13C NM R、M S表征了DNG的结构。研究了影响DNG产率和正交实验的因素。用T G和DSC研究了DNG的热分解行为。结果表明,硝化反应的优化条件为n(HNO3)n(NQ)n(NH4NO3)=1521,V(H2SO4)V(HNO3)=1.251,反应时间为8 h,反应温度为10℃。优化条件下DNG产率达61.76%。DNG的DSC曲线峰温为182.83℃,显示DNG有良好的热稳定性。

溶剂/非溶剂法制备球形硝基胍

以N-甲基吡咯烷酮为溶剂,丙酮为非溶剂,硝酸镍为添加剂,采用溶剂/非溶剂法将堆积密度较低的针状硝基胍重结晶制备成堆积密度较高的球形硝基胍。采用扫描电镜(SEM)和差示扫描量热法(DSC)分析了球形硝基胍的晶体形貌和热性能。讨论了影响硝基胍堆积密度的主要因素,确定了制备较高堆积密度的球形硝基胍的工艺条件。结果表明,在温度为80℃,溶剂与非溶剂体积比为1∶3,添加剂质量分数为0.005%,搅拌速率为400r/min的条件下,制备的球形硝基胍堆积密度最大,为1.08g/cm3,球形硝基胍的热分解温度较文献值略有提高。

2,6-二硝基-3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷的合成及性能

以二硝基甘胍为原料,乙酸酐为酰化试剂,经酰化及硝化反应得到一种新型高能量密度化合物2,6-二硝基-3,7-二硝亚胺基-2,4,6,8-四氮杂双环[3.3.0]辛烷(四硝基甘胍,TNGG),并对其结构进行了表征。研究了影响TNGG产率的因素,并通过热重分析-差示扫描量热分析(TG-DSC)研究了其热分解行为,基于密度并结合等键反应及Kamlet-Jacobs公式计算得到该化合物的爆轰性能。结果表明,在反应时间为15 min,温度为25℃,98%发烟硝酸/P_2O_5硝化体系下,TNGG的产率最高,为31.3%。该化合物热分解过程在700℃内完成,整个过程失重约为100%,热分解峰温为182.6℃,热稳定性较好。理论计算结果表明,TNGG水解稳定性优于四硝基甘脲(TNGU)。TNGG的理论爆速为9.76 km·s^(-1),爆压为44.0 GPa,优于RDX和HMX。

基于4,8-二氢二呋咱[3,4-b,e]吡嗪高能材料的设计与筛选

为了寻找高能量密度的材料,本文设计了一系列基于4,8-=氢二呋咱[3,4-b,e]吡嗪的含能材料.利用密度泛函理论研究了它们结构与性质之间的关系.结果表明,这些设计化合物的性质受到含能基团和杂环取代基的影响.-N3含能基团是提高设计化合物生成热的最有效取代官能团,而四唑环/-C(NO_(2))_(3)基团对炸药的爆轰性能有较大贡献、键解离能分析表明,引入-NHNH2,-N HNO_(2),-CH(NO_(2))_(3)和-C(NO_(2))_(3)基团会显著降低键解离能.由于化合物A8,B8,C8,D8,E8和F8具有良好的爆轰性能和热稳定性,最终被筛选为潜在的高能密度材料.此外,还计算了这些筛选化合物的电子结构.

“以学生为中心”的同步异步混合式在线教学新模式教学总结——以《化工原理》课程为例

在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情防控期间,以《化工原理》课程为例,进行了同步异步混合式在线教学模式的探索实践,结果表明该教学模式能有效提高学生的学习兴趣,取得了较好的教学效果,为今后线上线下混合式教学的发展奠定基础。

高能量密度化合物OAIP结构和性能的量子化学分析

设计了一种新型高氮含能材料——2,6-二叠氮亚氨基-1,3,4,5,7,8-六叠氮基-八氢化二咪唑[4,5-b:4',5'-e]吡嗪。运用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d,p)理论水平上对目标化合物进行了结构优化。基于优化结构,计算得到标题化合物的红外光谱;通过键级分析获得该化合物最可能引发热分解反应的化学键位置,并计算其键离解能;设计等键反应计算得到该化合物的标准摩尔生成焓;通过Kamlet-Jacobs公式预测了该化合物的爆速和爆压;通过逆合成分析设计了OAIP的合成路线。