含硝基炸药分子的结构与感度研究

摘要

键离解能(bonddissociationenergy，BDE)是影响化学活性的一个基本因素，也是自由基过程中的关键因素。高能炸药的分子裂解一直被认为是炸药爆炸的一个重要环节，特别是炸药的起爆和引发被认为与炸药分子中最弱键离解能量有很大关系。而含硝基类炸药是很重要的一类高能炸药，分子中C-NO2键是该类炸药爆炸和热分解的引发键。本文基于对分子结构的分析，计算了断裂C-NO2键和N-NO2键的离解能，并以此为判据深入研究了其与炸药感度的关系。　　本文采用密度泛函理论中的B3LYP方法，取6-31G*基组，分别对含alphaC-H键的硝基芳香族炸药以及几种硝胺类炸药的分子结构和能量进行研究，讨论了含alphaC-H键的硝基芳香族炸药分子中C-NO2键离解能的强弱与其位置的关系，并且通过计算两种系列分子的键离解能，将其与该分子对应的感度相比较和关联，发现此两类分子的键离解能与感度之间确实存在一定的关系；另外，特别对一种能够合成复杂含能材料的重要初始原料——二硝基尿素(DNU)的结构和性质进行DFT的研究；最后，由于分子间的相互作用一直是量子化学研究的一个热点领域，其在化学、物理、生物乃至高能体系分子的爆炸性质方面的理论探讨都具有重要意义。本文对最简单的三原子水分子的二聚体的相互作用进行研究。利用从头算方法，在HF/6-31G**水平下得到了水二聚体势能面上的7种优化构型，通过对分子中原子间最短距离、分子间质心距离与各构型相互作用能的关系进行分析、比较，得到了最稳定的构型。希望通过对这种最简单的水分子二聚体的研究，对以后的炸药分子间的相互作用的研究有所帮助。

目录

摘要

1 引言

1.1研究炸药的意义

1.2炸药研究的进展

1.3本文所做的工作

2 计算方法和原理

2.1分子轨道理论

2.2从头算方法

2.3电子相关问题

2.4密度泛函理论

2.5基组的选择

3 含C-H键的硝基芳香族炸药分子的C-NO2键离解能及感度研究

3.1研究背景

3.2含C-H键的硝基芳香族炸药分子的C-NO2键离解能研究

3.3含C-H键的硝基芳香族炸药分子的C-NO2键离解能与感度研究

4 硝胺炸药分子的键离解能与感度研究

4.1研究背景

4.2计算结果及结论

4.3影响硝胺类炸药冲击感度的因素

4.4结论

5 二硝基尿素(DNU)的结构和性质的DFT研究

5.1研究背景

5.2计算方法与原理

5.3计算结果和讨论

5.4键离解能和感度的关系研究

6 水二聚体分子间相互作用的理论研究

6.1研究背景

6.2计算方法与原理

6.3计算结果与讨论

7 结论

参考文献

读研期间发表文章

声明

致谢