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近年来,利用金属离子与能量配体构筑含能配合物越来越受到科学家们的追捧,其能量和感度可以通过将金属离子和能量配体的合理组装来调节。本文以合成高能、钝感以及热稳定性良好的含能材料为目标,将其向多功能化推进,选取四唑基呋咱类衍生物3-氨基-4-(四唑-5-基)呋咱(ATZF)、3-硝基-4-(四唑-5-基)呋咱(NTZF)以及5-(3-氨基呋咱-4-基)-1-羟基四唑(AFTO)作为能量配体,Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)的金属盐为中心进行自组装配位,通过水热/溶剂热反应以及溶剂挥发法合成了6例含能配位聚合物:{[Cu(OTZF)(H2O)3]·H2O}n(1)、[Cu3(OTZF)2(OH)2(H2O)2]n(2)、{[Zn(OTZF)(H2O)3]·H2O}n(3)、{[Co(OTZF)(H2O)3]·2H2O}n(4)、[Cu3(ATZF)4(CH3O)2]n(5)、[Cu(AFTO)2(H2O)2]n(6),并对其结构和理化性质进行了研究,同时探究了其作为燃烧催化剂对固体推进剂中常用的氧化剂组分AP的影响。主要研究内容和结论如下:(1)通过X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射以及红外光谱等技术,对6个配位聚合物的结构进行了解析。结果显示:由于底物中的硝基容易被水溶液中的亲核试剂进攻,使得3-硝基-4-(四唑-5-基)呋咱变成了3-羟基-4-(四唑-5-基)呋咱,配体上的羟基与活化的邻氮原子一起参与配位与金属形成络合物。因此由3-硝基-4-(四唑-5-基)呋咱合成的四例配位聚合物1-4,它们的配体均采用了双齿螯合配位模式以及桥连配位模式与金属离子配位,形成了一维链状或者二维层状结构;由3-氨基-4-(四唑-5-基)呋咱和5-(3-氨基呋咱-4-基)-1-羟基四唑合成的5和6中,配体的配位模式只有桥连配位模式。而氢键和π···π堆积作用力的存在,进一步加强了配位聚合物的结构的稳定性。6个配位聚合物的含氮量的范围为27.91-45.52%,密度的范围为1.853-2.183 g·cm-3。(2)利用TG-DSC技术,对配位聚合物1-6的热分解行为进行了研究。结果表明,配位聚合物1-5都表现出了良好的热稳定性,热分解的峰温范围为269.8-295.8℃,而6为两步分解,分解温度范围分别为240-260℃,270-360℃。基于Kissinger法和Ozawa-Doyle法对配位聚合物1-6进行了非等温动力学研究,通过计算得到了指前因子A以及表观活化能E的数值,并得到了热动力学方程,利用速率常数来衡量配位聚合物分解反应的快慢。将指前因子A以及表观活化能E带入相关公式,计算了6个配位聚合物从反应物转化为活化络合物的过程中相关热力学参数:表观活化焓(ΔH≠)、表观活化熵(ΔS≠)以及吉布斯自由能(ΔG≠)。(3)利用密度泛函理论(DFT)计算出配位聚合物的爆炸热(Q),采用Gaussian09软件计算得到了配位聚合物1-6的体系的总能量,然后利用方程ΔEdet=-[ΔfHmθ(产物)-ΔfHmθ(爆炸物)]对配位聚合物的爆炸热进行进一步估算,再将一系列的参数代入到Kamlet-Jacobs方程,从而推导出配位聚合物的爆压(P)和爆速(D)。其中,2和4的爆轰性能较为优越(2:Q=2.269 kcal·g-1,D=8.159 km·s-1,P=32.892 GPa;4:Q=2.165 kcal·g-1,D=8.846 km·s-1,P=35.311 GPa)。感度测试表明配位聚合物1-6均为钝感材料(IS>40 J;FS>360 N)。(4)利用DSC技术测试配位聚合物对AP的催化性能。结果显示配位聚合物1-6对AP均有催化效果,其中2、4和5的效果较明显,将AP的两个分解放热峰合并为一个尖锐的放热峰。配位聚合物2将高温分解峰的峰温由442.0℃提前到293.6℃,提前了148.8℃;4的高温分解峰的峰温由442.0℃提前到323.5℃,提前了118.5℃;5的峰温由442.0℃提前到316.5℃,提前了125.5℃。