高能密度材料集高能量、高密度于一身,是炸药、推进剂、烟火剂等的重要组成部分,基于配位化学和晶体工程学发展起来的能量配合物因反应过程可调控、能量密度高、热稳定性好等优势成为当前高能密度材料领域研究的热点话题,具备重要的研究意义和应用价值。本文以能量配合物的设计组装和理化性质研究为主线,选择三/四唑/呋咱类能量有机配体来构筑高能量、高密度的能量配合物,围绕组装过程中不同取代基、不同溶剂、不同能量骨架等因素对能量配合物结构、理化性质产生的影响为研究目的来展开研究,主要研究内容及实验结果如下:1.基于不同取代基的银能量配合物的合成、结构及理化性质研究以3-氨基-1-氢-1,2,4-三唑（Hatz）和3-硝基-1-氢-1,2,4-三唑（Hntz）为能量来源,通过水热/溶剂热法制备了两例同构的能量配合物,[Ag（atz）]_n（1）和[Ag（ntz）]_n（2）。单晶结构表明,1和2中特征的Ag2N4六元环和Ag4N8C2十六元环互相交错形成2D平面层。TG-DSC实验说明,1和2具有良好的热稳定性,热分解温度分别为348℃和305℃。利用IKA C5000型氧弹量热仪测试了1和2的燃烧热,计算得到标准摩尔生成焓,获取能量参数。对比发现,2展现了较优的爆炸性能(爆热为1.163 kcal g^-1,爆速为7.938 km s^-1,爆压为36.47 GPa),可与TNT相媲美。2.溶剂调控的铜能量配合物的合成、结构及理化性质研究水热条件下,利用Hntz制备了一例能量配合物[Cu（ntz）]_n（3）,再将N₃^-引入反应体系,在不同的溶剂条件下制备了两例能量配合物,[Cu（ntz）（N₃）（DMF）]_n（4）和[Cu（ntz）（N₃）（H₂O）]_n（5）。单晶结构表明,3中ntz^-配体采取μ₃-1,2,4配位模式与Cu⁺配位产生了3D骨架结构。4和5同构,结构中N₃^-和ntz^-配体分别采取EO和μ₂-1,2配位模式桥连了邻近的Cu²⁺产生了1D链结构。TG-DSC实验结果揭示,3可稳定到315.0℃,4和5由于溶剂分子配位（DMF和H₂O）,分解温度在200℃以下。3、4和5对撞击和摩擦钝感,4具有较高的爆热,主要是因为配位的DMF中含有较多的C-N等能量键,对爆热贡献较大,因此,配位的溶剂分子对能量具有关键的影响。3.5-氨基四唑基银能量MOF的合成及对RDX热分解的催化性能研究以5-氨基-1-氢-1,2,3,4-四唑（5-HATZ）和N₃^-为能量来源与Ag⁺通过水热法制备了一例密实的3D能量MOF,[Ag₂（5-ATZ）（N₃）]_n(6,ρ=3.38 g cm^-3)。单晶结构表明,6具有特征的1D[Ag₂（5-ATZ）]⁺链和2D[Ag₂（N₃）]⁺层。TG-DSC结果证实,6表现出较高的热稳定性(T_dec=295.3℃),且特征的3D骨架结构有效地催化了RDX的热分解,使分解温度提前了17.5℃。 4.基于不同能量骨架的银能量配合物的合成、结构及理化性质研究结合文献,合成了3,5-二硝基-1-氢-1,2,4-三唑铵盐（[2-ntz]^-_?[NH₄]⁺）和3,4-双（1-氢-5-四唑基）-氧化呋咱（H₂BTOF）两种能量配体,与Ag⁺经溶剂热反应获得了三例能量配合物,[Ag₂（2-ntz）₂]_n（7）,{[Ag₁₃（2-ntz）₁₂（CH₃CN）]?（NO₃）}_n（8）和[Ag₂（BTOF）]_n（9）。单晶结构表明,2-ntz^-采取μ₃-1,2,4配位模式,BTOF^2-采取桥连、螯合两种配位模式产生了密实、稳定的网络骨架。TG-DSC结果证实,7和9可稳定到301.8℃和242.6℃,表现了较高的热稳定性,并且7展现了较优的爆炸性能,不仅是因为2-Hntz中两个-NO₂的贡献,也归于能量配合物稳定而密实的骨架结构。5.基于后合成修饰的铜能量配合物的合成、结构及理化性质研究根据文献,制备了3,5-二硝氨基-1-氢-1,2,4-三唑肼盐（[2-H₂natz]_?^-[N₂H₅]⁺）,先利用溶剂热法获得能量配合物{[Cu₂（2-natz）₂（H₂O）₂]^2-{[（CH₃）₂NH₂]⁺}₂}_n（10）,在10的基础上合成能量配合物[Cu₃（2-natz）₂（H₂O）₄]_n（11）。单晶结构表明,10中两个2-natz^3-分别采取桥连和螯合模式固定了两个Cu²⁺,形成了[Cu₂（2-natz）₂（H₂O）₂]^2-单元,[（CH₃）₂NH₂]⁺单元作为电荷平衡离子游离在整个结构中。11中[Cu（H₂O）₂]²⁺单元将[Cu₂（2-natz）₂（H₂O）₂]^2-单元通过配位键连接起来形成了1D链结构。TG-DSC结果显示,由于H₂O配位,10和11均在200℃以下分解。10和11对撞击和摩擦钝感,10具有较高的爆热,但爆速和爆压却相对较低,因此,游离基团对能量的贡献至关重要。6.多孔铜能量配合物的合成、结构及理化性质研究利用5-HATZ能量配体和Cu²⁺反应制备了一例多孔能量MOF,{[Cu（5-ATZ）]₆?（H₂O）}_n（12）。为了进一步提升氧平衡,将能量体N₃^-和辅助配体对羧基苯甲醛（4-HFBA）与Cu²⁺自组装得到配合物{Cu（4-FBA）（N₃）}_n（13）。12中5-ATZ^-配体采取μ₄-1,2,3,4配位模式分别连接了四个Cu⁺,形成了特征的多孔六边形[Cu（5-ATZ）]₆单元,且孔洞中有一个游离水分子,13中N₃^-采取EO模式连接了邻近的两个Cu²⁺产生了1D[Cu（N₃）]⁺链,4-FBA^-辅助配体进一步将1D[Cu（N₃）]⁺链扩展成了2D平面。TG-DSC实验结果表明,12和13均在100℃左右分解,稳定性较低。12和13对撞击和摩擦钝感,但爆炸性能较差,因此,游离溶剂分子和辅助配体对能量的影响不容忽视。