含能材料分子N-,n-H-,n-（n=4～6）系列穩(wěn)定性分析及其互變異構(gòu)的理論研究.pdf

1、本文用量子化學(xué)計(jì)算程序Gaussian 98，研究了含能材料N<,n>H<,n>(n=4～6)可能異構(gòu)體的穩(wěn)定性分析及其互變異構(gòu)現(xiàn)象，主要研究內(nèi)容如下： 1．含能材料分子N<,4>H<,4>系列穩(wěn)定性分析及互變異構(gòu)的理論研究： 2．含能材料分子N<,5>H<,5>系列穩(wěn)定性分析及互變異構(gòu)的理論研究； 3．含能材料分子N<,6>H<,6>系列穩(wěn)定性分析。 采用密度泛函理論(DFT)的B3LYP方法，在6-3

2、11++G(d，p)基組水平上找到了含能材料N<,n>H<,n>(n=4～6)各體系的可能異構(gòu)體，并研究了這些異構(gòu)體之間相互轉(zhuǎn)化情況。振動分析的結(jié)果證實(shí)了各體系的可能異構(gòu)體及其互變異構(gòu)過渡態(tài)的真實(shí)性，然后用AIM2000程序包計(jì)算了相應(yīng)的成鍵臨界點(diǎn)電荷密度。為了得到更精確的能量信息，在優(yōu)化的構(gòu)型基礎(chǔ)上采用了G383方法計(jì)算能量。由于氮?dú)浠衔锿ǔ＞哂休^大的能量，我們還分別計(jì)算了N<,n>H<,n>(n=4～6)各體系中異構(gòu)體的反應(yīng)生成熱

3、。目前，氮?dú)浠衔锏脑囼?yàn)研究由于受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，理論方面的研究也主要集中在環(huán)狀構(gòu)型的性質(zhì)分析。本文主要是對N<,n>H<,n>(n=4～6)各直鏈和環(huán)狀異構(gòu)體的幾何構(gòu)型及穩(wěn)定性分析，以及它們之間的互變異構(gòu)過程的討論。分析表明，這些物質(zhì)都具有含能材料的潛能，也為試驗(yàn)研究進(jìn)一步提供有用的信息。 通過研究，找到了11種N<,4>H<,4>的異構(gòu)體，23種N<,5>H<,5>的異構(gòu)體和60種N6H6的異構(gòu)體。研究結(jié)果表明，就化合物穩(wěn)

4、定性而言，這三個體系都有共同的特征，具有明顯N=N雙鍵特征的構(gòu)型有利于化學(xué)物穩(wěn)定性地提高；并且含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體能量通常都比鏈狀異構(gòu)體高，生成熱也較大，說明環(huán)狀異構(gòu)體更具有含能材料的潛能。同時，對比三個系列還發(fā)現(xiàn)，四元環(huán)四氮烷異構(gòu)體的能量在各個系列中都是最大的，因此它的穩(wěn)定性也最低。隨著氮原子數(shù)的增加，各系列化合物中具有相似構(gòu)型特征的構(gòu)型生成熱有逐漸增大的趨勢，并且四元環(huán)四氮烷異構(gòu)體的生成熱在各系列中都是最高的，也說明有此種構(gòu)型特征的