四硝基吡咯及其衍生物结构与性能的理论研究

为了寻找新型高能量密度材料, 设计了四硝基吡咯及其甲基、氨基、硝基衍生物。在DFT-B3LYP/6-31G*水平下对模型化合物进行了几何结构全优化。在DFT-B3LYP/6-311++G**水平计算了模型化合物的生成焓、爆轰性能。自然键轨道 (NBO) 分析了模型化合物引发键的强度进而考察了其热安全性。计算结果表明: 1-甲基四硝基吡咯密度为1.88 g·cm-3, 爆速和爆压分别为8.66 km·s-1和34.10 GPa, 其爆轰性能具有与1, 3, 5-三硝基-1, 3, 5-三氮杂环己烷 (RDX) 相当的爆轰性能; 四硝基吡咯、1-氨基四硝基吡咯密度分别为1.93 g·cm-3和2.04 g·cm-3, 爆速均为9.01 km·s-1, 爆压分别为37.54 GPa和38.73 GPa, 具有与1, 3, 5, 7-四硝基-1, 3, 5, 7-四氮杂环辛烷 (HMX) 相当的爆轰性能; 由于五硝基吡咯中含有五个硝基, 其热安全性最差, N (5)—NO2键离解能仅为60.8 kJ·mol-1。计算值与之前的实验值具有较好的一致性, 表明计算值可靠