基于能量密度提高的富氮钴和铜配合物的构筑及能量特性

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1、分类号:O61学校代码：10697密级:公开学号：201520674硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION基于能量密度提高的富氮钴、铜配合物的构筑及能量特性学科名称：材料化学作者：乔水伶指导老师：陈三平教授西北大学学位评定委员会二〇一八年六月ConstructionandEnergeticCharacteristicsofNitrogen-richCobaltandCopperCompoundsBasedontheEnhancementofEnergyDensityAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialful

2、fillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinMaterialChemistryQiaoShuByQiaoShuilingSupervisor:ChenSanpingProfessorJune2018iling摘要摘要本文着眼于解决含能配合物的能量和安全性的矛盾，从配位化学角度出发，以期望合成性能优异的含能配合物为目标，开展了含能配合物合成、制备及研究的工作。基于上面的考虑，本论文以3-（1H-四唑-5-基）-1H-三唑（H2tztr）为配体，Co(II)和Cu(II)离子为金属中心，采用水热法和溶液法，得到了五个含能配合物:{

3、[Co(Htztr)2(H2O)2]·2H2O}n(1)、{[Co4(tztr)4(H2O)2]·2H2O}n(2)、{[Co(tztr)]·0.33H2O}n(3)、{[Cu(Htztr)(H2O)]NO3}n(4)和[Cu(H2tztr)2(HCOO)2]n(5)。对配合物1-5的结构和相关的理化性质进行了表征和分析。1.采用X-射线单晶衍射技术、元素分析和傅里叶变换红外光谱法对配合物1-5的结构进行表征。结构分析表明，配体H2tztr在不同的条件下呈现出不同的配位模式。在{[Co(Htztr)2(H2O)2]·2H2O}n(1)和[Cu(H2tztr)2(HCOO)2]

4、n(5)中，配体采用双齿螯合的配位模式分别与Co(II)和Cu(II)配位，形成单核的结构，不同的是1中配体脱去一个−质子（Htztr），而5中配体未脱去质子（H2tztr）；在{[Co4(tztr)4(H2O)2]·2H2O}n(2)中，配体采用一个双齿螯合和三个单齿桥连的配位模式与Co(II)形成三维框架结构，其中2−配体以完全脱质子的形式（tztr）存在；在{[Co(tztr)]·0.33H2O}n(3)中，配体采用两个双齿螯合和两个单齿桥连的配位模式与Co(II)形成三维框架结构，其中配体脱去了2−两个质子（tztr）；在{[Cu(Htztr)(H2O)]NO3}n(

5、4)中，配体采用一个双齿螯合和两个单−齿桥连的配位模式与Cu(II)形成二维结构，其中配体脱去了一个质子（Htztr）。随着配体的配位模式的改变，配合物1-5的结构也随之改变。2.利用氧弹量热计得到了配合物1-5的恒容燃烧热，并通过计算得到了配合物-1-11-5的标准摩尔生成焓，其值分别为2651.53±3.00kJmol、9467.42±0.11kJmol、-1-1-12494.32±1.01kJmol、1509.59±1.10kJmol和5104.67±0.56kJmol，表明配合物的热力学稳定性从低到高依次为2、5、1、3和4。TG-DSC的研究结果表明配合物o1-5的

6、热分解温度都超过300C，表明它们均具有高的热稳定性。运用Kissinger’s和Ozawa-Doyle’s方法，研究了五个配合物在不同温度条件下的热动力学稳定性，计算了其表观活化能（E）。对比配合物1，4和5，配合物2和3具有更高的活化能，表明它们具有更高的热动力学稳定性。3.利用氧弹量热计获得了配合物1-5的恒容燃烧热，计算得到了配合物1-5的标I西北大学硕士学位论文-1准摩尔生成焓和爆热值，其爆热范围为2.0051-3.3616kcalg，再根据Kamlet-Jacobs-1（K-J）方程计算了配合物的爆速和爆压值，其爆速、爆压范围分别为8.26-9.17kms、29.

7、87-41.77GPa；再根据密度泛函理论（DFT）和线性相关方程计算出配合物1-5的-1爆热值，其爆热的范围为2.1272-3.5663kcalg，通过Kamlet-Jacobs（K-J）方程计算-1配合物1-5的爆速和爆压值，其爆速、爆压范围分别为8.38-9.28kms、30.77-42.56GPa。对比两组爆热值，两组爆热值相近表明密度泛函理论（DFT）是一个比较可靠的计算方法。感度测试结果表明，配合物1-5的撞击感度均大于40J，摩擦感度均大于360N。关键字：含能配合物，热稳定性，爆轰参数I