【A Symmetric Co(N5)2(H2O)4•4H2O High-Nitrogen Compound Formed by Cobalt(II) Cation Trapping of aCyclo-N5ˉ anion】 [编辑]

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实验简介

针对全氮阴离子(N5ˉ)盐PHAC分子中含有大量的非含能离子、晶体密度较低等问题,胡炳成教授等开发了以金属钴离子(Co2+)在PHAC溶液中捕捉N5ˉ离子的方法,成功制得全氮阴离子(N5ˉ)金属盐。随着金属钴离子的引入,Co(N5)2(H2O)4•4H2O比PHAC在晶体密度和能量方面都有较大改善,具有较高的潜在应用价值,对于全氮类物质的合成和应用以及全氮含能材料的发展具有重要的科学意义。

参考文献

原标题:
南理工胡炳成教授团队Angew:全氮阴离子盐的又一次重大突破!
原创 2017-04-08 ZSH 研之成理

实验原理

新型超高能含能材料是当今世界各军事强国争相发展的重点,也是未来国家核心军事能力和军事技术制高点的重要标志。全氮类物质因具有高密度、高生成焓、超高能量及爆轰产物清洁无污染(产物为N2)等优点而成为新一代超高能含能材料的典型代表(所谓的N2炸弹),受到世界各国的重视,全氮阴离子(N5ˉ)的合成是该领域目前重点研究的对象。

安全性


                                            

主要试剂/材料

【A Symmetric Co(N5)2(H2O)4•4H2O High-Nitrogen Compound Formed by Cobalt(II) Cation Trapping of aCyclo-N5ˉ anion】的实验步骤

第1步

以金属钴离子(Co2+)在PHAC溶液中捕捉N5ˉ离子的方法,成功制得全氮阴离子(N5ˉ)金属盐。随着金属钴离子的引入,Co(N5)2(H2O)4•4H2O比PHAC在晶体密度和能量方面都有较大改善。

第2步

本文从原理上来说极其简单,以稳定的全氮阴离子PHAC作为原料,与金属钴盐进行反应,通过氢键,离子键等相互作用得到了稳定的全氮阴离子金属盐。其中,Co2+以及H2O(包括结合水和游离水)对于整个分子的稳定都具有重要的作用。

第3步

相比于PHAC,Co(N5)2(H2O)4•4H2O具有更高的能量,能够产生更大的爆炸。好吧,这玩意真的是可以炸的,做TG-DSC的时候坩埚都会被炸开(作者还特意注明:TG-DSC实验中样品量不能超过0.5 mg,否则会损坏仪器!!)

第4步

 Co(N5)2(H2O)4•4H2O的分解有两个阶段,第一个阶段50-145 C主要是结合水和N2分子的脱除,第二个阶段是Co(N3)2的爆炸!

实验结果

另外,在Science, 2017, 355, 374-376一文中:该团队报道首个在室温下稳定的全氮阴离子(N5ˉ)盐PHAC[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]的合成,标志着我国占领了新一代超高能含能材料研究的制高点。是南京理工大学第一篇Science,也是我国在Science上发表的含能材料领域第一篇研究论文。

相关内容链接:胡炳成教授团队最新Science:全氮阴离子研究领域的历史性突破【论文标题:Synthesis and characterization of the pentazolate anion cyclo-N5ˉ in (N5)6(H3O)3(NH4)4Cl】

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