重磅！南京理工陸明教授團隊繼Science之后又發

 

 

 

　　——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)研究領域取得了巨大突破，占領新一代超高能含能材料研究的國際制高點。相關成果發表在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》上發表的含能材料領域第一篇研究論文。

 

　　

 

 

 

　　有意思的是，七夕之夜(Nature官網發布時間為2017-8-28)，陸明教授/王鵬程博士團隊在該領域再次取得突破，繼Science之后又發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域有著不錯的應用前景。而限制其應用的主要因素在于穩定化合物的合成。多氮材料中氮以高壓聚合態形式存在，通常情況下只有當其他元素能夠提供穩定作用時才能比較穩定地存在。該領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，制備穩定存在的N5ˉ離子及其鹽類的研究工作一直沒有取得實質性進展，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了穩定的全氮陰離子(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果

 

　　

 

 

 

　　圖3. 全氮陰離子金屬鹽的熱分析結果

 

　　

 

 

 

　　圖4. [Na(H2O)(N5)]·2H2O的分解過程分析