重磅！南京理工陸明教授團隊繼Science之后又發(fā)

 

 

 

　　——前言——

 

　　還記得2016年除夕之夜么?來自南京理工大學的胡炳成教授/陸明教授團隊在全氮陰離子(N5ˉ)研究領(lǐng)域取得了巨大突破，占領(lǐng)新一代超高能含能材料研究的國際制高點。相關(guān)成果發(fā)表在Science上(Science, 2017, 355,374-376)，論文題目為：Synthesis and characterization of the pentazolate anion cyclo-N5ˉ in (N5)6(H3O)3(NH4)4Cl.這是南京理工大學第一篇Science，也是我國在《Science》上發(fā)表的含能材料領(lǐng)域第一篇研究論文。

 

　　

 

 

 

　　有意思的是，七夕之夜(Nature官網(wǎng)發(fā)布時間為2017-8-28)，陸明教授/王鵬程博士團隊在該領(lǐng)域再次取得突破，繼Science之后又發(fā)Nature(DOI：10.1038/nature23662)，論文標題為：A series of energetic metal pentazolate hydrates。這或許是最美妙的七夕禮物吧。下面讓我們對論文進行簡單地介紹。

 

　　

 

 

 

　　——背景介紹——

 

　　富含單鍵或者雙鍵的多氮化合物在分解成氮氣時，可以釋放大量的能量，因而在炸藥，火箭推進器等國防重要領(lǐng)域有著不錯的應(yīng)用前景。而限制其應(yīng)用的主要因素在于穩(wěn)定化合物的合成。多氮材料中氮以高壓聚合態(tài)形式存在，通常情況下只有當其他元素能夠提供穩(wěn)定作用時才能比較穩(wěn)定地存在。該領(lǐng)域早期的主要成果是1956年芳基五唑的合成(Angew. Chem. 68, 705–706 (1956))。之后，制備穩(wěn)定存在的N5ˉ離子及其鹽類的研究工作一直沒有取得實質(zhì)性進展，直到今年胡炳成教授/陸明教授團隊制備得到了室溫下穩(wěn)定的含有N5ˉ離子的鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(Science, 2017, 355,374-376)。隨后，胡炳成教授團隊又開發(fā)了穩(wěn)定的全氮陰離子(N5ˉ)金屬鹽Co(N5)2(H2O)4•4H2O (Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 4512)。

 

　　——本文亮點——

 

　　本文系統(tǒng)介紹了五種N5-金屬鹽的制備與表征[Na(H2O)(N5)]·2H2O, [M(H2O)4(N5)2]·4H2O (M = Mn, Fe and Co) and [Mg(H2O)6(N5)2]·4H2O，這些化合物(除Co鹽外)的分解溫度均大于100 oC，是全氮陰離子(N5ˉ)金屬鹽合成領(lǐng)域的又一次重大突破，有望作為一類新型的超高能含能材料。陸明/王鵬程團隊提出N5− 離子能夠與離子或者共價作用和金屬離子進行配合，并通過與水的氫鍵作用穩(wěn)定存在。這種相互作用對探索無機氮的茂類似物等其他非常規(guī)多氮類材料具有重要的借鑒意義。

 

　　——圖文快解——

 

　　

 

 

 

　　圖1. 全氮陰離子金屬鹽的合成策略與單晶衍射分析

 

　　

 

 

 

　　圖2. 全氮陰離子金屬鹽的譜學分析結(jié)果

 

　　

 

 

 

　　圖3. 全氮陰離子金屬鹽的熱分析結(jié)果

 

　　

 

 

 

　　圖4. [Na(H2O)(N5)]·2H2O的分解過程分析