四唑基呋喃類HE-MOFs的分子設(shè)計、表征及性能研究.pdf

1、高能金屬有機骨架化合物(HE-MOFs)是近年來相當熱門的一類新型材料，因為其具有體系穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)可控、性能可修飾等多種性能優(yōu)勢，而且有著較高的密度、良好的熱穩(wěn)定性、卓越的機械強度和硬度等。故在含能材料領(lǐng)域有著很好的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。本研究旨在探索新型低感的HE-MOFs，主要研究內(nèi)容包括以下兩個部分:
　　第一，選擇氮含量高(N％=64.05％)且配位能力強的3-氨基-4-(四唑-5-基)呋咱(HAFT)作為含能配體。以六配位的

2、Cd作為中心金屬離子，基于配位化學(xué)的理論進行分子設(shè)計并合成不同維度的HE-Cd-MOFs，通過緩慢溶劑揮發(fā)法培養(yǎng)得到了三種晶體:NH4AFT、[Cd(H2O)2(AFT)2]n和[Cd(N2H4)(AFT)2·0.7H2O]n。采用X-單晶衍射儀對三種單晶的晶體結(jié)構(gòu)進行研究，在分子水平上明確了配體HAFT與金屬離子Cd的配位方式，其中[Cd(H2O)2(AFT)2]n為2D平面結(jié)構(gòu)，屬于單斜晶系，空間群為P21/c，晶體密度高達2.25

3、2g·cm-3;用雙齒配位的N2H4去取代[Cd(H2O)2(AFT)2]n中的配位水分子以期得到更加復(fù)雜的HE-Cd-MOFs的晶體結(jié)構(gòu)，但最終得到的[Cd(N2H4)(AFT)2·0.7H2O]n晶體結(jié)構(gòu)表明，其為1D鏈狀結(jié)構(gòu)，也屬于單斜晶系，空間群為C2/c，晶體密度為2.026g·cm-3，略低于[Cd(H2O)2(AFT)2]n。這是由于肼分子的鍵太短，只能在骨架內(nèi)部將兩個中心Cd離子連接起來。對所得HE-Cd-MOFs進行熱

4、分析，計算得到其非等溫動力學(xué)參數(shù)、熱爆炸臨界溫度及爆炸性能等綜合參數(shù)，其中，[Cd(N2H4)(AFT)2·0.7H2O]n(Teo=308.5℃)具有極好的熱穩(wěn)定性，這可能是由于在Cd2+和AFT-橋接成的鏈狀結(jié)構(gòu)間隙中N2H4再次將兩個Cd2+中心離子連接起來，使得其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。
　　第二，以具有六配位能力的Zn、Cu代替重金屬元素Cd作為中心金屬離子，進行分子設(shè)計以期得到綠色環(huán)保型的HE-Zn/Cu-MOFs。對其進行熱分