[发明专利]一种新型高能钝感富氮金属配合物的设计策略及其应用

说明书

本发明公开了一种新型高能钝感富氮含能金属配合物的设计策略及其应用，所述设计策略有如下步骤：1)选用两种或两种以上的高生成热、高密度的富氮唑类多齿配体与过渡金属螯合配位，形成稳定性较高的环状结构；2)在根据步骤1)所设计的分子骨架上引入致爆性基团进行结构修饰与性能调控；3)在满足步骤1)、步骤2)的同时考虑体系的氧平衡。所述一种新型高能钝感富氮含能金属配合物的设计策略的应用在于：根据本发明提供的设计策略设计金属配合物，并采用量子化学的相关方法计算其密度、感度、爆速、爆压，并与广泛使用的著名高能量密度材料黑索金、奥克托金、CL‑20进行性能比较，评定金属配合物的高能钝感特性，从而验证本发明策略的可行性。

技术领域

本发明属于含能材料和量子化学的交叉领域，具体涉及一种新型富氮含能金属配合物的设计策略及其应用。

背景技术

国际竞争的日益加剧，对含能材料的性能提出了更高的要求，高能量密度材料得到充分的发展，但大多数高能量密度材料感度较高，在使用过程中安全性能较低，为此研究与设计人员在着眼于含能材料的高性能同时，也对含能材料的安全性提出更高的要求，即发展与设计高能钝感材料，但含能材料的能量水平与安全性之间有着相互矛盾的本质特性，这给研究与设计人员带来了一定的挑战。

近年来，富氮含能金属配合物及其聚合物由于其较高的能量水平、较低的感度、良好的热稳定性，在含能材料的各个领域得到了广泛的应用，可用来作为发展与设计高能钝感材料的有效手段，协调高能与安全性之间的矛盾。在富氮含能金属配合物的设计方面，高生成热、高密度的配体很大程度上决定了含能材料的能量水平，为此，发展与设计性能优异的含能配体并在此基础上设计含能金属配合物在一段时间成为主流，但据此设计出的含能配合物要么高能高感，要么性能表现平庸，产生上述现象的主要原因是在设计过程中忽略了体系的氧平衡对含能金属配合物的性能有着重要的影响，另外，大多数含能金属物多采用单一配体，配体的配位点较少，配位模式单一从而导致含能金属配合物的结构不能很好地进行调控，根据结构与性能的关系，也在一定程度上使含能金属配合物的高能与钝感不能很好的实现。

因此，此本发明提供一种新型高能钝感富氮含能金属配合物的设计策略及其应用，能很好地解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新型高能钝感富氮含能金属配合物的设计策略。

本发明的另一个目的是在于提供一种新型高能钝感富氮含能金属配合物的设计策略的应用。

本发明第一个目的所提供一种新型高能钝感富氮含能金属配合物的设计策略，由如下步骤组成：

1)选用两种或两种以上的高生成热、高密度的富氮唑类多齿配体与过渡金属螯合配位。

2)在步骤1)所形成的分子骨架上引入致爆性含能基团进行结构修饰与性能调控。

3)在满足步骤1)与步骤2)的条件下考虑体系的氧平衡。

优选地，步骤1)所述高生成热、高密度的富氮唑类多齿配体为具有丰富N-N、N＝N的三唑、四唑类氮杂环及其衍生物。

优选地，步骤1)所述的过渡金属为锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)中的一种或多种。

优选地，步骤2)所述的致爆性含能基团为氨基(-NH₂)、硝基(-NO₂)的一种或多种。

优选地，步骤3)所述的体系氧平衡应接近于0。

本发明的第二个目的所提供一种新型高能钝感富氮含能金属配合物的设计策略的应用，由如下步骤组成：

1)分子设计：根据第一个目的所述的设计策略，选用合适的配体、金属原子与致爆性含能基团，计算氧平衡。