设计和制备性能良好的高能钝感含能材料已经成为含能材料学科中的研究重点。作为可实际应用的非核单质炸药,CL-20因其高能量和优异的爆炸性能为炸药的发展带来新的契机。然而,机械感度高、易相变、合成成本高等弊端限制了其进一步的发展。已经通过探索各种新方法来改善CL-20基含能材料的性能。然而,由于能量和安全性之间的矛盾关系,设计和制备具有高能量密度和化学稳定性的高能晶体仍然具有挑战性。通过将氧化分子嵌入到CL-20空腔中以构建宿主-客体复合物是提高其爆炸性能的可行策略。然而,现有已制备出的各种CL-20基主客体复合物之间的稳定性、爆轰性能等参数尚未在同等条件下(温度、压力等)进行系统的比较。同时,由于现有条件限制,通过引入新的小分子来探索更多的CL-20基主客能量复合体的研究依然相对较少。因此本文将不同的小分子嵌入到无水α-CL-20的晶体空腔中,获得了一系列新型α-CL-20基主客体复合物。采用密度泛函理论(DFT)与实验相结合的方法,研究了一系列主客体复合物的结构、相互作用、稳定性和爆轰性能。通过PXRD得到的α-CL-20/H2O和α-CL-20/N2O结构参数与计算得到的结果误差均小于10%,同时由DSC测试得到的 α-CL-20/CO2、α-CL-20/N2O、α-CL-20/H2O 和 α-CL-20/H2O2 热稳定性顺序也与模拟预测得到的顺序相一致。因此,通过模拟与实验相结合的方法,证明了计算的可靠性。比较了不同主客体结构在真空下的稳定性,讨论了分子间相互作用、氧平衡和客体小分子分子量对主客体复合物结构稳定性的影响。针对各种高能炸药的性能影响因素,如爆炸性能、热稳定性、密度,我们得出α-CL-20/O3可以被选作目标的高能化合物。基于上述结果。该计算方法可为α-CL-20基主客体含能化合物的设计与制备提供理论依据。