LiNH2BH3的结构和释氢性能

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一原理及分子动力学(MD)方法,探讨了锂代氨硼烷LiNH2BH3(LAB)的稳定结构。基于此结构模拟得到的LAB的X射线衍射(XRD)图样与实验一致。通过计算LAB的晶格常数、键长及键角等结构参数发现:Li—N间的键长与LiNH2中的Li—N键长相当,而N—B间的键长却比氨硼烷(AB)中的N—B间键长要小,说明在LAB中N和B之间的共价交互作用比在AB中的强;LiNH2BH3从分子到晶体Li—N—B键角明显增大。电子结构分析显示,同AB相比,LAB中H的能级向费米能级处的移动、N与B交互作用的增强及能隙的减小导致了氢在氢化物中的稳定性降低,使其放氢性能较氨硼烷得到了一定程度的改善。     

限域在介孔材料中的氨硼烷的催化脱氢性能和化学储氢性能

报道了同时采用催化剂和限域基体对氨硼烷（BH3NH3）脱氢性能的影响．结果发现,非贵金属催化剂和孔状限域基体能显著改变氨硼烷的储氢性能．填充在介孔二氧化硅中含Co催化剂的氨硼烷在75℃或90℃能释放出4％或9％纯氢,进一步用锂修饰介孔二氧化硅可使氨硼烷脱氢速度更快,但产生氢气、氨气和二硼烷的混合气．氨硼烷热分解活化能的降低导致填充在介孔二氧化硅中含催化剂的氨硼烷具有较快的动力学和热力学行为．     

半夹芯16电子碳硼烷有机金属化合物的反应性研究进展

邻位碳硼烷o-C2B10H12中CH单元上的H原子具有一定的弱酸性,可以和强碱n-BuLi反应,生成含有金属离子的盐,该盐再与硫族元素发生插入反应,形成锂盐Li2E2C2B10H10(E=S,Se),据此可以生成半夹芯16e碳硼烷有机金属化合物。这些半夹芯16e碳硼烷有机金属化合物金属中心电子的不饱和性,两个M-E键具有一定的化学活性,以及碳硼烷笼子中的B(3)/B(6)位的B-H键能够被活化,可以控制在不同的反应条件下与一系列供电子配体发生反应,生成许多结构新颖的产物。本文综述了半夹芯16e碳硼烷有机金属化合物的反应性研究进展。     

关于硼氢化合物立体结构的探索

乙棚烷（B2H6）是最简单的棚氢化合物，也是一种典型的缺电子分子。它的结构早在1912年W．Diltyey就提出氢桥键模型[1]，但经过长期探索，到1951年K．Hedberg和VSehomaker等人[2]。用电子衍射法测定出健角和键长，证实了B2H6分子中含双电子桥式三中心健结构（见图1）。为了揭示棚氢化合物（以下简称硼烷）结构的密密，W．D．Lipscomb做了卓有成效的工作，提出五种成键要素[3]：（1）瑞稍二中心二电子（2c－2e）硼氢键（B－H）；（2）三中心二电子（3c－2e）氢桥键（BB）；（3）二中心二电子（2c－2e）硼硼键（B－B）；（4）开口三中…     

杂芳基硼化合物的合成

利用２－溴噻吩、镁屑,硼酸三正丁酯或三氟化硼乙醚室温下－锅反应分别合成了－噻吩基、二噻吩基硼酸,三噻吩基硼烷及其衍生物。利用５－甲基－２－呋喃基锂、２－萘并呋喃基锂与硼酸三正丁酯或三氟化硼乙醚低温下反应俣成了几种含呋喃基硼化合物。     

一些多官能生物碱的硼烷配合物的合成与结构表征

研究了多官能生物碱辛可宁、辛可尼定和奎宁与Ｈ３Ｂ·Ｓ（ＣＨ３）２的反应,其产物组成和结构与反应物配比有关,在实验条件下,生物碱与Ｈ３Ｂ·Ｓ（ＣＨ３）２等摩尔反应单甲硼烷配合物;在Ｈ３Ｂ·Ｓ（ＣＨ３）２过量时,最多只能得到含两个硼原子的化合物,生成碱分子中的烯键对Ｈ３Ｂ·Ｓ（ＣＨ３）２表现出惰性。     

铝质量分数对CL-20基炸药驱动筒壁能量输出结构影响

为探究铝粉质量分数对六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基炸药在爆炸驱动筒壁过程中能量输出结构的影响,考虑到筒壁及爆轰产物的轴向运动,基于微元法和爆轰产物状态方程建立了爆炸驱动过程中的能量输出模型. 设计了2种不同铝质量分数的CL-20基炸药（CA5、CA30）和对应的含氟化锂炸药（CF5、CF30）,开展直径50 mm的标准圆筒实验,应用光子多普勒测速仪记录圆筒壁膨胀速度. 计算结果表明:圆筒壁膨胀过程中,基体炸药质量分数由89%降至64%时,CL-20基含铝炸药和含氟化锂炸药驱动金属的能力降低;铝粉质量分数由5%增加到30%时,膨胀结束时刻的内能随之增加;不同氟化锂质量分数的CL-20基炸药能量转化率在93%左右,该值均高于对应的含铝炸药.      

Rh/Ti3C2Tx MXene催化剂用于氨硼烷催化产氢

二维过渡金属碳/氮化合物基（MXene）催化剂对于水解产氢反应具有优异的催化活性.以二维过渡金属碳化钛（Ti₃C₂T_x MXene）材料为载体,采用原位还原法,制备了超高分散度的二维Ti₃C₂T_x MXene材料担载的金属铑（Rh）催化剂（Rh/Ti₃C₂T_x MXene）.利用单层二维Ti₃C₂T_x MXene材料高度暴露的表面,实现了Rh亚纳米团簇的高度分散.在常压的温和条件下,将制得的Rh/Ti₃C₂T_x MXene催化剂用于氨硼烷的常温分解.在35℃,0.1 MPa的条件下,氨硼烷可以在3 min内完全实现氢气（H₂）的释放.催化剂的结构表征证明：Rh亚纳米团簇的平均尺寸约为0.66 nm.构效关系研究表明：二维Ti₃C₂T_x MXene载体表面高度暴露的碳钛键（C-Ti）结构可以起到锚定和高度分散Rh亚纳米团簇的作用.     

Li掺杂硼氮纳米管与氢相互作用的密度泛函研究

采用密度泛函广义梯度近似（GGA）方法研究了碱金属锂原子掺杂硼氮纳米管（BNNT（8,0））与氢分子的相互作用．优化得到了稳定的几何结构,Li@BNNT复合结构可以吸附三个氢分子．通过分析态密度分布和结合能,说明这种结构可以作为一种储氢材料．为碱金属掺杂硼氮纳米管储氢性质的研究提供了基础．     

氨硼烷基化学储氢材料

自20世纪50年代中期氨硼烷(AB)第一次被制备出来后,AB及其相关化合物受到了储氢材料研究者越来越广泛的关注。从AB的制备、结构及热分解性能出发,阐述包括水解、将AB置入多孔硅中改善反应环境、金属替代的化学激活等诸多改善AB的放氢性能的方法,并指出了它们的优缺点。接着对大家共同关心的AB的再生可行性问题进行了探讨。指出金属替代的化学激活方法形成的金属氨硼烷化合物具有优异的放氢性能。其在较低温度下具有较高的放氢容量,放氢反应过程中无挥发性的气体副产物,整个放氢反应过程几乎是热中性。AB及其相关化合物的这些优势使其成为潜在的颇具实际应用价值的储氢材料之一。     

纳米铝在炸药中的分散性和成型性

为了研究纳米铝在炸药中的分散性和成型性,利用不同溶剂对纳米铝进行了分散;利用超声波分散法、高速剪切混合法、叶片式搅拌混合、分散加高速分散机混合对黑索金/铝(RDX/Al)体系进行分散;采用熔融混合造粒工艺研究了不同纳米铝粉含量的成型性,采用直接混合造粒工艺研究了不同纳米铝粉含量对RDX/Al体系成型性,结果表明:乙酸乙酯的分散效果最好;超声分散可以提高纳米铝粉的分散均匀性;采用的三种工艺可以达到相同的分散效果;微米铝和纳米铝在三硝基甲苯(TNT)中的成型性基本无变化;在RDX/Al体系的压装炸药中,含纳米铝的炸药成型性较含微米铝的炸药差;含纳米铝炸药的密度随铝粉含量增加呈现非线性变化,而纳米铝和微米铝级配的炸药密度随铝粉含量增加呈现线性增加.     

FOX-7研究新进展

综述了国内外研究者对1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)性能、合成新方法、晶体结构特性、热化学特性及其在火炸药中应用的最新研究进展。研究结果表明,FOX-7感度低于RDX,其具有较好的能量性能、爆轰性能和金属加速性能等,分析并提出了FOX-7应用于武器系统中的研究内容。     

表面活性剂与某些炸药的相容性研究

本文利用DSC方法研究了11种表面活性剂与炸药RDX和HMX的相容性。得出了四种相容性较好的表面活性剂:SDS、SDBs、SDSa和AEs,并利用Kissinger法和Ozawa法求出了它们的动力学参数。     

Zn掺杂MoS2的构型、电子结构及电催化析氢性能的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对二硫化钼(MoS₂)完整表面和不同掺杂浓度下过渡金属Zn原子掺杂MoS₂表面(Zn-MoS₂)的构型、电子结构及其电催化析氢性能进行了研究.研究结果表明:与MoS₂完整表面相比,Zn掺杂单层MoS₂的氢吸附吉布斯自由能(-0.09 eV)明显减小,接近理想值(约0 eV),表现出优异的析氢催化反应性能.电子结构研究结果表明:Zn掺杂MoS₂表面后,体系费米能级附近出现了Zn-3d轨道的带隙态,这表明有效调控了MoS₂催化材料的电子结构.在费米能级附近还出现了与Zn原子相邻的S原子的3p轨道的新电子态,可有效增强S-3p轨道和H-1s轨道的重叠,从而提高吸附氢的性能、优化电催化析氢性能.进一步对不同Zn掺杂浓度下Zn-MoS₂体系的研究结果表明提高Zn掺杂浓度仍能保持优异的电催化析氢反应性能.该文通过引入不同Zn掺杂浓度的方法,对MoS₂电催化剂的电子结构进行调控,从而有效提升电催化析氢反应性能.     

利用LS-OPT软件自动标定DNAN/RDX熔注炸药JWL状态方程参数

爆轰产物状态方程是预估炸药做功能力的重要手段. 为拟合JWL状态方程参数,使用铜和钨两种阻抗相差较大的金属飞片进行炸药驱动飞片实验,得到两组飞片自由面中心点速度-时间曲线. 使用试错法及LS-OPT软件自动标定两种方法标定了钨飞片工况下的DNAN基熔注炸药（DNAN/RDX 40/60）JWL状态方程参数,试错法得到结果的计算曲线与实验曲线对比误差为16.86%,自动标定的误差为3.04%. 再使用自动标定得到的参数对炸药驱动铜飞片的过程进行数值模拟,与铜飞片的实验曲线进行对比,误差为4.60%. 研究表明,LS-OPT软件自动标定的方法可用于标定DNAN基熔注炸药JWL状态方程参数,与传统拟合方法相比,可避免进行大量的人工计算,得到的结果更为准确.      

B/N掺杂对提高5FU在羟基化碳纳米管药物传送系统中稳定性的作用机制研究

采用密度泛函方法计算了药物小分子5-氟尿嘧啶(5FU)在羟基化碳纳米管表面(CNTOH),N掺杂羟基化碳纳米管表面(NNTOH)以及在B掺杂碳纳米管(BNTOH)表面的吸附作用.结果显示,5FU在碳管上的吸附作用主要通过与碳管表面的羟基发生氢键作用.而氢键的强度和数量是决定配合物稳定性的关键因素.对碳管掺杂后,碳管的化学活性提高,有效提高了5FU在碳管上的吸附强度.因而,采用掺杂和引入基团的方法共同改性碳纳米管是有效提高碳纳米管基药物传送系统稳定性的有效途径.     

含铝炸药震源激发地震波能量的实验研究

为提高地震波能量,通过改变震源装药组分,选用硝酸铵/TNT/铝粉(ATL)和聚黑/铝粉(JHL)2种含铝炸药及TNT等5种非含铝炸药,在相同地质条件下,采用远场测震和近场测压的方法,对地震波能量的激发效果进行了测试和评价.单炮记录结果对比发现,在保证不降低信噪比的条件下,含铝炸药产生的地震波品质优于非含铝炸药,且ATL优于JHL;地震波能量分析结果表明,与非含铝炸药相比,含铝炸药产生的地震波能量在不同时域内均有所提高,且ATL激发的地震波能量最高.炸药土中爆炸的近场压力测试结果表明,ATL炸药爆炸产生的应力波峰值压力比TNT(56.21kPa)提高了约78.76%.分析了炸药土中爆炸能量输出结构对地震波能量的影响.     

二元系过渡金属贮氢合金材料的形成规律

利用模式识别的偏最小二乘法对过渡金属二元合金氢化物的形成和贮氢性能进行分析，结果表明：利用化学健参数－模式识别方法可以建立过渡金属二元合金贮氢材料形成的数学模型，是贮氢材料设计的一种用方法。     

Electronic structure of doped trans-polyacetylene

The behavior of electronic structures of doped trans-polyacetylene is revealed by a simple method. (C₂₄H₂₆)⁺ⁿ is used to simulate p-type doped trans-polyacetylene at various doping concentrations. The electronic structure is calculated, by CNDO/2 method. These calculations show that at low doping level, the decrease of electronic energy compensates the increase of elastic energy, thus the bond alternation exists, and the charge carriers are solitons. When doping level is high, the increase of elastic energy is larger than the decrease, of electronic energy, the bond alternation disappears, solitons no longer exist, and polyacetylene is in a metalic state. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 19834070) Biography: Ren Da-zhi (1948-), male, Associate professor, research direction: solid state physics.     

装药缺陷对熔铸炸药爆速影响的实验研究

为研究装药缺陷对熔铸炸药爆速的影响,采用缺陷分类的研究方法对含有不同缺陷的RDX/TNT熔铸混合炸药进行了爆速实验研究.实验结果表明存在于不同组分中的缺陷会对爆速产生不同程度的影响,TNT中的缺陷使爆速降低幅度最大,若对炸药爆速有较高要求则应重点去除TNT内缺陷,并且推断缺陷尺寸大小可能是影响爆速的决定性因素.对现有ω-Г爆速计算公式进行改进使其能够体现装药缺陷对爆速的影响.