氮原子簇的探索性研究

摘要

近年来,随着C<,60>的发现,激起了越来越多的人们继续研究新型原子簇的热情,尤其是氮原子簇.一方面是由于它分解时可以释放出大量的热量,平均1mol N<,x>分解可以产生210x kJ的热量.另一方面,由于它爆炸时只分解出氮气,产物清洁,有开发为新型绿色高能密度材料的潜在应用价值.本文综述了高能密度材料的发展历史、性能特征以及应用前景,并总结了人们在实验和理论两方面关于N<,4>到N<,60>的各种可能稳定存在的氮原子簇的研究成果.研究表明,它们分解时都可以产生大量的热量,都是潜在的高能密度材料. 本文探索了氨气在氢气还原气氛下的合成条件.实验发现在1:8的氨气、氢气比例下,最容易产生氮原子簇,且产物中的含氮量最高,为45.372﹪.实验还发现所得产物可以两种不同的形态存在:一种为晶体,层间距约为0.28 nm；另一种为圆球状非晶体,无规则分布,直径约为30 nm. 在液相电解法中,以铜为电极,电解氨水和双氧水的混合溶液,反应6小时后,可以检测到产物中可能含有氮原子簇N<,20>的信号.6小时后,电流明显减小,产物中已无氮原子簇的信号.这表明电解时间不易过长,否则可能造成产物的分解,当电流明显减小时,应及时停止电解. 在常规条件下,利用化学合成法,对NCl<,3>和N<,3>C<,4>H<,9>的反应产物进行了初步检测,结果发现氮原子簇N<,10>可能存在.

目录

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第一章文献综述

1.1高能密度材料

1.1.1高能密度材料的性能特征

1.1.2高能密度材料的军事应用

1.1.3高能密度材料的分类

1.1.4高能密度材料领域的新概念、新技术

1.2氮簇化合物

1.3本课题研究的意义和创新之处

第二章实验

2.1实验仪器和试剂

2.1.1实验仪器

2.1.2实验试剂

2.2实验方法

2.3电弧放电法

2.3.1实验装置

2.3.2实验过程

2.4溶液电解法

2.4.1实验装置

2.4.2实验过程

2.5常规条件均相化学合成法

2.5.1实验装置

2.5.2实验过程

第三章实验结果与讨论

3.1电弧放电法

3.1.1实验现象

3.1.2实验结果

3.1.3产物表征

3.2溶液电解法

3.2.1实验现象

3.2.2实验结果

3.2.3产物表征

3.3常规条件化学合成法

3.3.1实验现象和结果

3.3.2产物表征

第四章结论

参考文献

在学期间发表论文

致谢