CN113149933A - 化合物及其制备方法以及作为含能材料的用途 - Google Patents
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Abstract
本申请属于化合物领域。具体涉及一类化合物ABX3、其制备方法以及其在作为含能材料方面的用途。本申请提供了具有良好热稳定性、爆炸性能良好、能量密度高及/或理论比冲高的非金属类含能材料；提供了较为敏感、爆炸性能良好及/或能量密度高的含银类含能材料；且/或提供了具有特征火焰颜色及/或安定性能良好的含钾类含能材料。本申请的非金属类化合物尤其适用作为推进剂和猛炸药；含银类化合物尤其适用作为起爆药；含钾类化合物尤其适用作为烟火药和猛炸药。
Description
技术领域
本申请涉及化合物领域。具体地说，涉及一种化合物及其制备方法，以及其作为含能材料的用途。
背景技术
含能材料是一类能受到外界刺激自身发生激烈化学反应，释放大量能量(伴有大量气体和热)的物质，具有高温、高压、高速的反应特征和瞬间一次性效应的特点。含能材料作为一种特殊的能源，在军事上是各类火力系统完成弹丸发射、实现火箭导弹运载的动力能源，是国家军事实战力量和威慑力量的技术和物质基础；在民用方面广泛用于工程爆破、机械加工、地质勘探、弹射装置、烟花爆竹和安全气囊等等领域。最早的含能材料是公元九世纪出现的中国黑火药，由硫磺、硝酸钾和木炭粉混合而成的混合物，效果差并且性能表现不稳定。单质含能材料自19世纪中叶开始兴起，早期的突出代表是硝化甘油；诺贝尔使用硅藻土吸附硝化甘油从而发明代那买特炸药，使其实现工业应用。步入现代社会以后，比硝化甘油更高性能的单质含能材料被不断发现并投入应用，例如著名的三硝基甲苯(TNT)以及比TNT爆炸性能更强的有机含能材料黑索金(RDX)和奥托金(HMX)。在含能材料的发展历史中，单质含能材料的研究一直处于核心地位；每一次单质含能材料的大创新(如TNT、 RDX、HMX等化合物的发明和应用)，都给含能材料乃至武器装备带来大的变革(Agrawal,J.P.ISBN: 978-3-527-32610-5.Wiley,2010.)。
根据其应用场合及性能特点，含能材料可主要分为起爆药(primary explosive)、猛炸药(也称为二级炸药， secondary explosive)、推进剂(propellants)及烟火药(pyrotechnics)等四大类。为适于不同应用场合，这四大类含能材料对于其单质含能材料的性能要求侧重点有所不同。
起爆药是在外界微弱的初始冲能(如摩擦、撞击、针刺、电能、火焰、激光等)作用下发生爆燃并能迅速转爆轰的一类炸药。这类炸药具有感度高、爆燃快速转爆轰等特点，因其产生的爆轰波用以引爆猛炸药，因此也称为初始炸药、初发装药或者一级炸药(即primaryexplosive)。它是起爆与点火的最敏感的始发能源，广泛应用于军事和民用起爆或者点火装置中，如用于工业雷管，导爆管的引爆装置或火箭、卫星、武器、采矿和隧道掘进的点火装置中。应用最早的起爆药是雷酸汞(MF)，自1628年发现后的两百多年内一直是雷管装药和火帽击发药的重要组分。但由于安定性能相对较差、有剧毒、易腐蚀炮膛和药筒等缺点，自20世纪初，逐渐被叠氮化铅(LA)和三硝基间苯二酚铅(LS)等取代，开启了铅基起爆药的时代。目前，LA和LS仍然是应用最为广泛的起爆药。不过，随着人们环保意识的提高以及对铅污染的日益关注，寻找新一代相对安全并且环境友好的无铅起爆药是当前火工药剂研究领域里的热点。
猛炸药(也称二级炸药，secondary explosive)，与起爆药相比具有较高的稳定性，在使用过程中一般不通过热或者冲击来起爆，而是借助起爆药的冲击波引爆产生爆轰，会产生更猛烈破坏力。目前服役的猛炸药主要有 TNT、RDX、HMX、TATB(
T.M.,Highenergy density materials,Springer,2007)。随着武器装备的发展，对猛炸药的安全和爆轰性能有了更高的要求，TNT和TATB虽然比较钝感，但是能量水平较低，而RDX和HMX存在多种晶型，机械感度高安全性能差等缺点。因此，设计合成能量水平高且稳定性好的猛炸药一直是含能材料领域追求的目标。
推进剂和发射药均属于火药范畴，两者均是有规律地燃烧释放出能量，产生气体，以推送火箭和导弹(推进剂)或者在枪炮弹膛内用以发射弹丸(推进剂)；这类火药常常是不含有金属组分的含能化合物。例如HMX、RDX等常常被用作推进剂配方中的重要添加剂以提升配方的比冲值，在一些高能改性双基推进剂等配方中得到了应用(谭惠民，固体推进剂化学与技术，北京理工大学出版社，2015)。而现代含能材料目前所涌现出来的大量新材料，例如以六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)等为代表的有机含能材料以及尚处在基础研究阶段的全氮化合物等，虽然不乏爆炸及比冲性能优异者，但往往存在结构稳定性差、合成工艺复杂、价格太高等诸多缺点，难以得到大规模应用。因此，设计并合成同时具有低成本、高能量密度、高安全性等优点的高能含能材料，在含能材料领域特别是在推进剂领域是经久不衰的追求。
烟火药(pyrotechnics)属于一类重要的含能材料。烟火药是一类分解反应速度相对较慢(能发生燃烧或者爆燃)，能产生光、烟雾和噪音的一类药剂，通过添加金属和金属盐，还可发射特定光谱颜色(克拉珀特克(著)，张建国、秦涧(译)，高能材料化学，北京理工大学出版社，2016)，常被用于制造烟花以及在军事上用于制作曳光弹。烟火药领域和推进剂、炸药领域都有重叠，一些烟火药也往往可以用在炸药或者推进剂领域。包括现代一些高能炸药，在低约束条件下也可以应用于烟火药配方(Conkling,J.A.&Mocella C.J.ISBN:978-1-4200-1809-7.CRC Press,2010.)。最早的烟火药是著名的黑火药，公元9世纪末出现于唐朝，由硝酸钾、硫磺和木炭混合组成。黑火药混合物的燃烧、爆炸性能极大地取决于其制备工艺和使用条件。无约束条件下的黑火药仅仅是中古时期炼丹术士炼丹时用的燃料；随着制作工艺的提高，黑火药逐渐被用于制作烟火表演，并最终被用于炸药，开启了热兵器时代。目前黑火药仍然是民用和军事中重要的烟火药剂，但由于黑火药在混合药剂的生产过程中容易着火爆炸，而导致经常发生事故。因此，通过理论设计研发新一代具有良好安定性、工艺简单、稳定性高的单质烟火药是烟火药领域的热点。
中国专利201610665880.3公开了一种具有特定结构的含能材料。
发明内容
在一方面，本申请提供了非金属类化合物，如非金属类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了含银类化合物，如含银类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了含钾类化合物，如含钾类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了具有良好热稳定性的非金属类型化合物，如非金属类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了爆炸性能良好的非金属类型化合物，如非金属类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了能量密度高的非金属类化合物，如非金属类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了理论比冲高的非金属类化合物，如非金属类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了较为敏感的含银类化合物，如含银类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了爆炸性能良好的含银类化合物，如含银类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了能量密度高的含银类化合物，如含银类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了具有特征火焰颜色的含钾类化合物，如含钾类钙钛矿型化合物。在一方面，本申请提供了安定性能良好的含钾类化合物，如含钾类钙钛矿型化合物。
在含能材料领域，本申请提供了系列ABX3化合物，例如ABX3钙钛矿型化合物，用作为含能材料，以及它们尤其适用的领域。比如，系列非金属类化合物至少适用、尤其适用作为推进剂和猛炸药；系列含银类化合物至少适用、尤其适用作为起爆药；系列含钾类化合物至少适用、尤其适用作为烟火药和猛炸药。
所述的钙钛矿性化合物具有含能基团。含能基团是指具有爆炸性的基团，常见的具有爆炸性的基团有ClO3 -、 ClO4 -、NO3 -、ONC-、偶氮基团及叠氮离子等基团；例如，ClO4 -基团。该类含能材料可以作为，但不限于作为炸药使用。例如，其还可以作为推进剂、火箭燃料或安全气囊的气体发生剂进行使用。
钙钛矿型化合物是指与钛酸钙(CaTiO3)具有相似晶体结构的一类固态化合物，它们具有相同的化学通式ABX3。其中，A和B是不同尺寸的阳离子，而X是阴离子。
钙钛矿型化合物的理想结构属于高对称性的立方晶系，结构特征可以描述为：每个B阳离子与6个相邻的 X阴离子相连，每个X阴离子与2个相邻的B阳离子相连，进而形成由立方体笼状单元组成的三维阴离子骨架； A阳离子则填充在这些立方体笼状单元的孔穴中。其中，A是至少一种阳离子，B是至少一种阳离子，而X是至少一种阴离子。不过，钙钛矿型化合物也可以呈现其他结构，在另一些实施例中，其结构特征可以描述为：每个B阳离子周围有六个X阴离子形成一个BX6八面体单元，相邻的B阳离子通过三个X阴离子相连形成一维链， A阳离子则填充在链间。
当钙钛矿型化合物ABX3包括多于一种的A阳离子时，不同的A阳离子可以以有序的或无序的方式分布在A 位点上。当钙钛矿型化合物ABX3包括多于一种的B阳离子时，不同的B阳离子可以以有序的或无序的方式分布在B位点上。当钙钛矿型化合物ABX3包括多于一种X阴离子时，不同的X阴离子可以以有序的或无序的方式分布在X位点上。
在本申请的化合物ABX3中：
在一些实施例中，所述化合物ABX3为钙钛矿型化合物ABX3。
在一些实施例中，所述A阳离子是至少一种有机阳离子。
在一些实施例中，所述A阳离子是至少一种含氮杂环有机阳离子。
在一些实施例中，所述A阳离子是至少一种二价含氮有机阳离子。
在一些实施例中，所述A阳离子是至少一种二价含氮杂环有机阳离子。
在一些实施例中，所述A阳离子选自二价含氮五元环阳离子、二价含氮六元环阳离子以及二价含氮七元环阳离子中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A阳离子可为选自式(I)及式(II)离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种，其中 n1、n2、n3、n4及n5各自可为优选1、2、3、4或5，更优选1、2或3的正整数，R1、R2、R3及R4可选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、羟基、羰基、羧基、胺基、卤素、巯基、过氧基、偶氮基和硝基中的其中一种、两种或多种，衍生物指的是有机阳离子本体中的氢原子同时或不同时地被取代基取代，常见的取代基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、羟基、羰基、羧基、胺基、卤素、巯基、过氧基、偶氮基和硝基等。
在一些实施例中，
所述A阳离子选自式(I)离子或其衍生物，且
n1及n2的任意一者大于2，或R1及R2的任意一者包括至少一个碳原子；
或
所述A阳离子选自式(II)离子或其衍生物，且
n3、n4及n5的任意一者大于2，或R3及R4的任意一者包括至少一个碳原子。
在一些实施例中，所述A阳离子选自式(I)离子或其衍生物；且n1及n2的任意一者大于2，或R1及R2的任意一者包括至少一个碳原子。在一些实施例中，所述A阳离子选自式(II)离子或其衍生物；且n3、n4及n5的任意一者大于2，或R3及R4的任意一者包括至少一个碳原子。在一些实施例中，所述A阳离子选自式(I)离子或其衍生物，且n1及n2的任意一者大于2；或所述A阳离子选自式(II)离子或其衍生物，且n3、n4及n5的任意一者大于2。在一些实施例中，所述A阳离子选自式(I)离子或其衍生物，且R1及R2的任意一者包括至少一个碳原子；或所述 A阳离子选自式(II)离子或其衍生物，且R3及R4的任意一者包括至少一个碳原子。
在一些实施例中，所述A阳离子选自式(I)离子或其衍生物，且R1及R2的任意一者选自甲基；或所述A阳离子选自式(II)离子或其衍生物，且R3及R4的任意一者选自甲基。
在一些实施例中，所述A阳离子选自式(I)离子或其衍生物，且n1及n2的任意一者为2。在一些实施例中，所述A阳离子选自式(I)离子或其衍生物，且n1及n2皆为2。在一些实施例中，所述A阳离子选自式(I)离子或其衍生物，且n1为2，n2大于或等于2。在一些实施例中，所述A阳离子选自选(I)离子或其衍生物，且n1及n2的任意一者为3。在一些实施例中，所述A阳离子选自式(II)离子或其衍生物，且n3、n4及n5的任意一者为2。在一些实施例中，所述A阳离子选自式(II)离子或其衍生物，且n3、n4及n5皆为2。
在一些实施例中，所述A阳离子选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子(式(III)， 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diium)、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子(式(IV)， 1-hydroxy-1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diium)、1,4-二羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子(式(V)， 1,4-dihydroxy-1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diium)、吡嗪-1,4-二鎓离子(式(VI)，pyrazine-1,4-diium)、哌嗪-1,4- 二鎓离子(式(VII)，piperazine-1,4-diium)、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子(式(VIII)，1-methylpiperazine-1,4-diium)、 1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子(式(IX)，1-methyl-1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diium)，及1,4- 二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子(式(X)，1,4-diazepane-1,4-diium)，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1,4-二氮杂二环[2.2.2] 辛烷-1,4-二鎓离子、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1,4-二氮杂二环[2.2.2] 辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2] 辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A 阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子，及1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4- 二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A阳离子选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自1,4-二羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自吡嗪-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A阳离子选自1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述B阳离子是至少一种一价阳离子。
在一些实施例中，所述B阳离子选自钠离子、钾离子、铷离子、铯离子、银离子或铵离子。在一些实施例中，所述B阳离子选自钾离子、银离子，或铵离子。在一些实施例中，所述B阳离子选自钾离子或银离子。在一些实施例中，所述B阳离子选自银离子或铵离子。在一些实施例中，所述B阳离子选自钾离子或铵离子。
在一些实施例中，所述B阳离子选自钾离子。在一些实施例中，所述B阳离子选自银离子。在一些实施例中，所述B阳离子选自铵离子。
在一些实施例中，所述B阳离子选自钾离子，且所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子及1,4-二氮杂环庚烷-1,4- 二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B阳离子选自钾离子，且所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子及1,4- 二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述B阳离子选自铵离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-羟基-1,4- 二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4- 二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B阳离子选自铵离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4- 二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B阳离子选自铵离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4- 二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B阳离子选自铵离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述X阴离子是一种阴离子含能基团。
在一些实施例中，所述X阴离子是一种一价阴离子。
在一些实施例中，所述X阴离子选自氯酸根离子、溴酸根离子、碘酸根离子、高氯酸根离子、高溴酸根离子、高碘酸根离子、硝酸根离子、雷酸根离子、偶氮基团及叠氮离子其中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自氯酸根离子、高氯酸根离子、硝酸根离子、雷酸根离子、偶氮基团及叠氮离子中的一种、二种或多种。
在一些实施例中，所述X阴离子是一种含有卤素的一价阴离子。
在一些实施例中，所述X阴离子是一种含有卤素的一价含氧酸阴离子。
在一些实施例中，所述X阴离子是一种卤酸根离子或一种高卤酸根离子。
在一些实施例中，所述X阴离子是一种高卤酸根离子或硝酸根离子。
在一些实施例中，所述X阴离子是一种高卤酸根离子。
在一些实施例中，所述X阴离子选自氯酸根离子、溴酸根离子、碘酸根离子、高氯酸根离子、高溴酸根离子、高碘酸根离子及硝酸根离子其中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述X阴离子选自氯酸根离子、溴酸根离子、碘酸根离子、高氯酸根离子、高溴酸根离子及高碘酸根离子其中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子、高溴酸根离子及高碘酸根离子其中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子及高溴酸根离子其中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子及高碘酸根离子其中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述X阴离子选自高溴酸根离子及高碘酸根离子其中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子。在一些实施例中，所述X阴离子选自高溴酸根离子。在一些实施例中，所述X阴离子选自高碘酸根离子。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自钾离子，且所述A阳离子选自哌嗪 -1,4-二鎓离子及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子。在这些实施例的一些测试例当中，化合物具有作为猛炸药或烟火药方面的应用优势，化合物具有紫色焰色反应；其中，A阳离子选自1,4-二氢-哌嗪铵离子时，PAP-2密度高达 2.02g/cm3，能量密度3.04kcal/cm3，爆速高达8.78km/s，爆压高达36.6GPa；其中，A阳离子选自1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子时，PAP-H2密度高达1.96g/cm3，能量密度2.49kcal/cm3，爆速高达8.17km/s，爆压高达 31.1GPa。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自钾离子，且所述A阳离子选自哌嗪 -1,4-二鎓离子。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自哌嗪 -1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4- 二鎓离子中的一种。在这些实施例的一些测试例当中，化合物具有作为猛炸药或起爆药方面的应用优势，本发明的含能化合物具有较高的晶体密度，晶体密度处于2.35–2.50g/cm3的范围，理论爆热可高达1.14-1.29kcal/g；爆轰性能优越，爆速高，根据Kamlet-Jacob公式计算，化合物理论爆速可高达8.54-8.96km/s，理论爆压可高达38.0-42.4GPa；热稳定性良好，化合物热分解温度均大于308.3-341.6℃；化合物撞击感度、摩擦感度较为敏感；其中，A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子时，PAP-5的密度高达2.50g/cm3，能量密度可高达2.91kcal/cm3，理论爆速高达8.96km/s，理论爆压高达42.4GPa；其中，A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子时，PAP-M5的密度高达2.35g/cm3，能量密度可高达3.05kcal/cm3，理论爆速高达8.73km/s，理论爆压高达39.2GPa；其中， A阳离子选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子时，DAP-5撞击感度为3J，摩擦感度≤5N。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自哌嗪 -1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自哌嗪 -1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自哌嗪 -1,4-二鎓离子、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自哌嗪 -1,4-二鎓离子及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自哌嗪 -1,4-二鎓离子及1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自哌嗪 -1,4-二鎓离子及1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自1,4- 二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自银离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自铵离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。在这些实施例的一些测试例当中，化合物具有作为猛炸药或固体推进剂方面的应用优势，本发明的含能化合物的能量密度高，理论爆热高达1.19-1.48kcal/g，晶体密度处于1.74–1.85g/cm3的范围；爆轰性能优越，爆速高，根据Kamlet-Jacob公式计算，化合物理论爆速可高达 8.08-8.90km/s，理论爆压可高达28.8-35.7GPa；热稳定性良好，分解温度均大于288.2–364.0℃；具有较高的理论比冲值，根据DFT及设计的爆炸分解反应推导化合物的生成焓，通过EXPLO5计算理论比冲值可高达225.3 -264.2s；其中，A阳离子选自1-羟基-4-氢-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷铵离子时，DAP-O4化合物理论爆热高达1.48 kcal/g，相应的能量密度可高达2.74kcal/cm3；其中，A阳离子选自1,4-二氢-哌嗪铵离子时，PAP-4化合物的理论比冲值高达264.2s。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自铵离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自铵离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，所述X阴离子选自高氯酸根离子，所述B阳离子选自铵离子，且所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子中的一种。
在一些实施例中，A选自1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及其衍生物；B选自钠离子、钾离子、铷离子、铯离子、银离子、铵离子中的一种、两种或多种。X选自氯酸根离子、溴酸根离子、碘酸根离子、高氯酸根离子、高溴酸根离子及高碘酸根离子其中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，A选自1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及其衍生物；B选自钾离子、铷离子、银离子、铵离子中的一种、两种或多种。X选自氯酸根离子、溴酸根离子、碘酸根离子、高氯酸根离子、高溴酸根离子及高碘酸根离子其中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，A选自1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及其衍生物；B选自钾离子、铷离子、银离子、铵离子中的一种、两种或多种。X选自氯酸根离子。
在本申请的一些实施例当中，包括了上述A阳离子的任选一种、二种或多种，上述B阳离子的任选一种、二种或多种，及/或上述X阴离子的任选一种、二种或多种。
在一些实施例中，所述A阳离子的价数及所述B阳离子的价数之和，为三倍所述X阴离子的价数。
在本申请的至少一些实施例当中，本申请的ABX3钙钛矿型化合物可以通过将相应的有机阳离子组分(A组分)、构筑节点的离子组分(B组分)和酸根组分(X组分)以任意顺序加入到液态反应体系中，反应获得；液态反应体系优选可溶解A组分、B组分和X组分的极性溶剂。或借鉴已知的合成方法获得。反应温度无特别限制，可在极大范围内调节，例如0–100℃。
在一些实施例中，化合物ABX3的制备方法可包括以下步骤：
1)将A组分、B组分和X组分以任意顺序在液态反应体系中混合；以及
2)取得所述液态反应体系中产生的固态产物；并优选再进一步纯化。
液态反应体系优选可溶解A组分、B组分和X组分的极性溶剂。或借鉴已知的合成方法获得。反应温度范围可为例如0℃至100℃，例如可为室温或25℃，例如可为15℃至40℃，或20℃至30℃等。
在一些实施例中，A组分、B组分和X组分可以通过在液态反应体系中充分搅拌来混合。在一些实施例中，通过过滤所述液态反应体系中产生的固态产物，并通过用乙醇或类似的有机溶剂洗涤滤渣，真空干燥，来进行纯化。
在一些实施例中，化合物ABX3的制备方法可包括以下步骤：
1)合成所述A组分溶液，即含有所要合成的化合物ABX3中的A阳离子的溶液；
2)将A组分溶液、B组分和X组分以任意顺序在液态反应体系中混合；以及
3)取得所述液态反应体系中产生的固态产物并纯化。
在一些实施例中，所述A组分以及所述B组分为固体，可以先用极性溶剂溶解。如此，钙钛矿型化合物ABX3 的制备方法可包括以下步骤：
1)将A组分及B组分分别或一起用极性溶剂溶解，得到A组分溶液以及B组分溶液；
2)将所述A组分溶液、所述B组分溶液以及所述X组分以任意顺序进行混合；以及
3)取得所述液态反应体系中产生的固态产物并纯化。
在一些实施例中，钙钛矿型化合物ABX3的制备方法可包括以下步骤：
1)将A组分加入到极性溶剂中，再加入X组分，搅拌均匀，得到A及X组分溶液；
2)将B组分溶于极性溶剂，得到B组分溶液；以及
3)将所述A及X组分溶液和所述B组分溶液混合，充分搅拌，过滤，用乙醇洗涤滤渣，真空干燥，得到白色粉末状化合物。
在一些实施例中，所述A组分为包括所要合成的化合物ABX3中的A阳离子的盐类，或含有所要合成的化合物ABX3中的A阳离子的溶液，或所述A组分为所述A阳离子被去质子化(deprotonate)的产物，即所述A组分被质子化(protonate)后的产物为所述A阳离子；
在一些实施例中，所述A组分是至少一种含氮杂环化合物。
在一些实施例中，所述A组分是至少一种二价含氮有机化合物或其盐类。
在一些实施例中，所述A组分是至少一种二价含氮杂环化合物或其盐类。
在一些实施例中，所述A组分选自二价含氮五元环、二价含氮六元环以及二价含氮七元环，或其盐类包括其鎓盐，中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A组分选自可为式(XI)或式(XII)的化合物、式(I)或式(II)的有机阳离子的盐类包括其鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种，其中n1、n2、n3、n4及n5各自可为优选1、2、3、4或5，更优选 1、2或3的正整数，R1、R2、R3及R4可选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、羟基、羰基、羧基、胺基、卤素、巯基、过氧基、偶氮基和硝基中的其中一种、两种或多种，衍生物指的是有机阳离子本体中的氢原子同时或不同时地被取代基取代，常见的取代基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、羟基、羰基、羧基、胺基、卤素、巯基、过氧基、偶氮基和硝基等。
在一些实施例中，
所述A组分为式(XI)的化合物或式(I)的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且
n1及n2的任意一者大于2，或R1及R2的任意一者包括至少一个碳原子；
或
所述A组分为式(XII)的化合物或式(II)的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且
n3、n4及n5的任意一者大于2，或R3及R4的任意一者包括至少一个碳原子。
在一些实施例中，所述A组分为式(XI)的化合物或式(I)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物；且n1及n2的任意一者大于2，或R1及R2的任意一者包括至少一个碳原子。在一些实施例中，所述A组分为式(XII)的化合物或式(II) 离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物；且n3、n4及n5的任意一者大于2，或R3及R4的任意一者包括至少一个碳原子。在一些实施例中，所述A组分为式(XI)的化合物或式(I)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且n1及n2的任意一者大于2；或所述A组分为式(XII)的化合物或式(II)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且n3、n4及n5的任意一者大于2。在一些实施例中，所述A组分为式(XI)的化合物或式(I)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且R1及R2的任意一者包括至少一个碳原子；或所述A组分为式(XII)的化合物或式(II)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且R3及R4的任意一者包括至少一个碳原子。在一些实施例中，所述A组分选自式(XI)的化合物或式(I)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且R1及R2的任意一者为甲基；或所述A组分选自式(XII)的化合物或式(II)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且R3及R4的任意一者为甲基。
在一些实施例中，所述A组分选自式(XI)的化合物或式(I)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且n1及n2的任意一者为2。在一些实施例中，所述A组分选自式(XI)的化合物或式(I)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且n1及n2皆为2。在一些实施例中，所述A组分选自式(XI)的化合物或式(I)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且n1为2，n2大于或等于。在一些实施例中，所述A组分选自式(XI)的化合物或式(I)离子离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且n1为2，n2大于2。在一些实施例中，所述A组分选自式(XI)的化合物或式(I)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且n1及n2的任意一者为3。在一些实施例中，所述A组分选自式(XII)的化合物或式(II)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且n3、n4及n5的任意一者为2。在一些实施例中，所述A组分选自式(XII)的化合物或式 (II)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且n3、n4及n5皆为2。
在一些实施例中，所述A组分1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷与双氧水反应产物、吡嗪、哌嗪、1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2] 辛烷-1,4-二鎓盐、1,4-二羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、吡嗪-1,4-二鎓盐、哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A组分选自哌嗪、1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷与双氧水反应产物、1,4-二氮杂环庚烷及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A组分选自哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪-1,4-二鎓盐及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A组分选自哌嗪、1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪 -1,4-二鎓盐、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷与双氧水反应产物、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷与双氧水反应产物、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4- 二鎓盐、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1-甲基哌嗪、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐及1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述A组分选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1,4-二羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自吡嗪及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自哌嗪及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1-甲基哌嗪及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1,4-二氮杂环庚烷及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A 组分选自1,4-二羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自吡嗪-1,4-二鎓盐及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自哌嗪-1,4- 二鎓盐及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐及其衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述A组分选自1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐及其衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述B组分选自包括所要合成的化合物ABX3中的B阳离子的盐类或氢氧化物，或所述B 组分溶于所述液态反应体系后会产生所述B阳离子。
在一些实施例中，所述B组分选自包括一价阳离子的盐类或氢氧化物。
在一些实施例中，所述B组分选自钾离子、银离子，或铵离子，的盐类或氢氧化物。在一些实施例中，所述B组分选自钾离子或银离子，的盐类或氢氧化物。在一些实施例中，所述B组分选自银离子或铵离子，的盐类或氢氧化物。在一些实施例中，所述B组分选自钾离子或铵离子，的盐类或氢氧化物。
在一些实施例中，所述B组分选自选自钾盐、氢氧化钾、铵盐、氨及银盐的至少一种、二种或多种。在一些实施例中，所述B组分选自钾盐、氢氧化钾、铵盐、氨或银盐。在一些实施例中，所述B组分选自钾盐、氢氧化钾、铵盐或氨。在一些实施例中，所述B组分选自铵盐、氨或银盐。在一些实施例中，所述B组分选自钾盐、氢氧化钾或银盐。
在一些实施例中，所述B组分选自钾盐或氢氧化钾。在一些实施例中，所述B组分选自铵盐或氨。所述氨可选自氨气、氨水或溶于其他溶剂的氨。在一些实施例中，所述B组分选自银盐。
在一些实施例中，所述B组分选自钾盐或氢氧化钾，且所述A组分选自哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪-1,4- 二鎓盐及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B组分选自钾盐或氢氧化钾，且所述A组分选自哌嗪及哌嗪-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自哌嗪、1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述B组分选自铵盐或氨，且所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷与双氧水反应产物、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、1- 甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B组分选自铵盐或氨，且所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2] 辛烷与双氧水反应产物、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B组分选自铵盐或氨，且所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述B组分选自铵盐或氨，且所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述X组分选自包括所要合成的化合物ABX3中的X阴离子的酸或盐类，或所述X组分溶于所述液态反应体系后会产生所述X阴离子。
在一些实施例中，所述X组分选自包括阴离子含能基团的酸或盐类。
在一些实施例中，所述X组分选自包括一价阴离子的酸或盐类。
在一些实施例中，所述X组分选自选自氯酸、氯酸盐、高氯酸、高氯酸盐、溴酸、溴酸盐、高溴酸、高溴酸盐、碘酸、碘酸盐、高碘酸、高碘酸盐、硝酸、硝酸盐、雷酸、雷酸盐、偶氮盐类及叠氮盐类，其中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述X组分选自选自氯酸、氯酸盐、高氯酸、高氯酸盐、硝酸、硝酸盐、雷酸、雷酸盐、偶氮盐类及叠氮盐类，其中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，所述X组分包括一种含有卤素的酸或盐类。
在一些实施例中，所述X组分包括一种含有卤素的含氧酸或其盐类、硝酸或硝酸盐。
在一些实施例中，所述X组分包括一种含有卤素的含氧酸或其盐类。
在一些实施例中，所述X组分包括一种卤酸、卤酸盐、高卤酸、高卤酸盐、硝酸或硝酸盐。在一些实施例中，所述X组分包括一种卤酸、卤酸盐、高卤酸或高卤酸盐。在一些实施例中，所述X组分包括一种高卤酸、高卤酸盐、硝酸或硝酸盐。在一些实施例中，所述X组分包括一种高卤酸或高卤酸盐。
在一些实施例中，所述X组分包括高氯酸、高氯酸盐、高溴酸、高溴酸盐、高碘酸、高碘酸盐、硝酸及硝酸盐中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述X组分包括高氯酸、高氯酸盐、高溴酸、高溴酸盐、高碘酸及高碘酸盐中的一种、两种或多种。在一些实施例中，所述X组分包括高氯酸、高氯酸盐、高溴酸及/或高溴酸盐。在一些实施例中，所述X组分包括高氯酸、高氯酸盐、高碘酸及/或高碘酸盐。在一些实施例中，所述X组分包括高溴酸、高溴酸盐、高碘酸及/或高碘酸盐。
在一些实施例中，所述X组分包括高氯酸及/或高氯酸盐。在一些实施例中，所述X组分包括高溴酸及/ 或高溴酸盐。在一些实施例中，所述X组分包括高碘酸及/或高碘酸盐。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自钾盐或氢氧化钾，且所述A组分选自哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪-1,4-二鎓盐及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自钾盐或氢氧化钾，且所述A组分选自哌嗪及哌嗪-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自哌嗪、 1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自哌嗪、1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自哌嗪、 1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自哌嗪、 1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4- 二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4- 二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自哌嗪、 1,4-二氮杂环庚烷、哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自哌嗪、 1-甲基哌嗪、哌嗪-1,4-二鎓盐，及1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自哌嗪、 1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自1,4- 二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,4-二氮杂环庚烷、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自银盐，且所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自铵盐或氨，且所述A组分选自1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、1-甲基 -1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自铵盐或氨，且所述A组分选自 1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4- 二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自铵盐或氨，且所述A组分选自 1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐，及1,4- 二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在一些实施例中，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐，所述B组分选自铵盐或氨，且所述A组分选自 1-甲基哌嗪、1,4-二氮杂环庚烷、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐中的一种。
在本申请的一些实施例当中，所述A组分选自上述A组分的任选一种、二种或多种，所述B组分选自上述 B组分的任选一种、二种或多种，及/或所述X组分选自上述X组分的任选一种、二种或多种。
在一些实施例中，所述A组分选自包括所要合成的化合物ABX3中的A阳离子的盐类，所述B组分选自包括所要合成的化合物ABX3中的B阳离子的盐类或氢氧化物，所述X组分选自包括所要合成的化合物ABX3中的X阴离子的酸或盐类，且所述A阳离子的价数及所述B阳离子的价数之和，为三倍所述X阴离子的价数。
在一些实施例中，极性溶剂可选自水或醇类中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，极性溶剂可选自水、乙醇、甲醇中的一种、两种或多种。
在一些实施例中，极性溶剂可为水。
在本申请的一些实施例当中，提供了一种含能材料，包括上述任一实施例化合物、上述任意二个或多个实施例中化合物的组合，或上述任一实施例的化合物制备方法所制备的化合物、上述任意二个或多个实施例中化合物制备方法的组合所制备的化合物。在本申请的一些实施例当中，提供了上述任一实施例化合物、上述任意二个或多个实施例中化合物的组合，或上述任一实施例的化合物制备方法所制备的化合物、上述任意二个或多个实施例中化合物制备方法的组合所制备的化合物，其作为含能材料的用途。在本申请的一些实施例当中，提供了上述任一实施例化合物、上述任意二个或多个实施例中化合物的组合，或上述任一实施例的化合物制备方法所制备的化合物、上述任意二个或多个实施例中化合物制备方法的组合所制备的化合物，使用其制造含能材料的用途。
在上述的一些实施例中，含能材料为起爆药、猛炸药、推进剂或烟火药。
在一些实施例中，所述B阳离子选自铵离子，且所述含能材料为猛炸药或推进剂，例如是固体推进剂。
在一些实施例中，所述B阳离子选自银离子，且所述含能材料为起爆药或猛炸药。
在一些实施例中，所述B阳离子选自钾离子，且所述含能材料为猛炸药或烟火药。
在一些实施例中，所述B阳离子选自铵离子，所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷铵离子或1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2] 辛烷-1,4-二鎓离子，所述X离子选自高氯酸根离子，且所述含能材料为猛炸药或推进剂，例如是固体推进剂。
在一些实施例中，所述B阳离子选自银离子，所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子或1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，所述X离子选自高氯酸根离子，且所述含能材料为起爆药或猛炸药。
在一些实施例中，所述B阳离子选自钾离子，所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子或1,4-二氮杂环庚烷-1,4- 二鎓离子，所述X离子选自高氯酸根离子，且所述含能材料为猛炸药或烟火药。
本申请的至少一些实施例中一种、两种或多种化合物均无挥发性，可长期储存不分解，不吸湿；室温结晶性单一，原材料便宜易得，生产工艺简单，可以安全、大量地制备。
附图说明
图1为一类钙钛矿化合物ABX3的晶体结构示意图。
图2为一类钙钛矿化合物ABX3的晶体结构示意图。
图3为一类钙钛矿化合物ABX3的晶体结构示意图。
图4为一类钙钛矿化合物ABX3的晶体结构示意图。
图5为实施例1的化合物PAP-4的粉末X射线衍射图。
图6为实施例1的化合物PAP-4的差热分析曲线。
图7为实施例2的化合物PAP-M4的粉末X射线衍射图。
图8为实施例2的化合物PAP-M4的差热分析曲线。
图9为实施例3的化合物PAP-H4的粉末X射线衍射图。
图10为实施例3的化合物PAP-H4的差热分析曲线。
图11为实施例4的化合物DAP-O4的粉末X射线衍射图。
图12为实施例4的化合物DAP-O4的差热分析曲线。
图13为实施例5的化合物DAP-M4的粉末X射线衍射图。
图14为实施例5的化合物DAP-M4的差热分析曲线。
图15为实施例6的化合物PAP-5的粉末X射线衍射图。
图16为实施例6的化合物PAP-5的差热分析曲线。
图17为实施例7的化合物PAP-M5的粉末X射线衍射图。
图18为实施例7的化合物PAP-M5的差热分析曲线。
图19为实施例8的化合物PAP-H5的粉末X射线衍射图。
图20为实施例8的化合物PAP-H5的差热分析曲线。
图21为实施例9的化合物DAP-5的粉末X射线衍射图。
图22为实施例9的化合物DAP-5的差热分析曲线。
图23为实施例11的化合物PAP-H2的粉末X射线衍射图。
图24为实施例11的化合物PAP-H2的差热分析曲线。
具体实施方式
发明人设计了系列具有ABX3化学通式以及钙钛矿型结构特征的三元晶体含能化合物，并对它们作为单质含能材料用于含能材料领域进行相关研究。
ABX3中的X是至少一种阴离子含能基团。含能基团是指具有爆炸性的基团。常见的爆炸性基团包括但不限于，ClO3 -、ClO4 -、IO4 -、NO3 -、ONC-、偶氮基团、叠氮离子、硝基等基团。
ABX3中的，例如对于X来说，可以包含一种或多于一种的离子，例如，可以同时存在2种、3种、4种、 5种、6种、7种、8种、9种、10种……X离子。对于A、B来说也是同样的道理。当钙钛矿包括多于一种的A 阳离子时，不同的A阳离子可以以有序的或无序的方式分布在A位点上。当钙钛矿包括多于一种的B阳离子时，不同的B阳离子可以以有序的或无序的方式分布在B位点上。当钙钛矿包括多于一种X阴离子时，不同的X阴离子可以以有序的或无序的方式分布在X位点上。
基于这样的性质，文中所述的“X是至少一种……基团/离子”“A是至少一种……基团/离子”“B是至少一种……基团/离子”“X选自……”“A选自……”“B选自……”等等，应当理解为，例如对于X来说，在 ABX3的三维骨架中，含有很多个X位点，每个X位点由一种离子构成，在三维骨架中，多个X位点可以由同一种离子构成，也可以由不同的多种离子构成，当由不同离子构成时，其中至少存在一些位点(或者大部分位点)是……基团/离子。此时并不排除对于整个ABX3的三维骨架中，存在少数位点可能并非所述的……基团/ 离子或一些其他的杂质离子，只要这些位点的数量在不会在大的程度上影响整体性能。所述的少数位点可以是，例如是摩尔数在50％以下，例如不超过40％、30％、25％、20％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、 3％、2％或1％。对于A、B来说，也是同样的道理。
本申请进行了包括粉末X射线单晶结构表征测试、X射线粉末衍射鉴定，差热分析(DTA)测试表征、撞击和摩擦感度测试表征、爆轰参数(爆热/爆压/爆速值)计算等多种鉴定和表征方法。
在一些实施例中，钙钛矿型化合物ABX3的合成可根据本申请的合成方法进行。在一些实施例中，钙钛矿型化合物ABX3的合成也可借鉴Z.M.Jin等公开的一种钙钛矿型化合物(C6H14N2)[K(ClO4)3]的合成方法(Z.M.Jin,Y.J. Pan,X.F.Li,M.L.Hu,L.Shen,J.Mol.Struct.,2003,660,67)。
本申请的实施例中提供的化合物分别是：实施例1：(C4H12N2)[NH4(ClO4)3](PAP-4)、实施例2： (C5H14N2)[NH4(ClO4)3](PAP-M4)、实施例3：(C5H14N2)[NH4(ClO4)3](PAP-H4)、实施例4：(C6H14N2O)[NH4(ClO4)3] (DAP-O4)、实施例5：(C7H16N2)[NH4(ClO4)3](DAP-M4)、实施例6：(C4H12N2)[Ag(ClO4)3](PAP-5)、实施例7： (C5H14N2)[Ag(ClO4)3](PAP-M5)、实施例8：(C5H14N2)[Ag(ClO4)3](PAP-H5)、实施例9：(C6H14N2O)[Ag(ClO4)3](DAP-5)、实施例10：(C4H12N2)[K(ClO4)3](PAP-2)和实施例11：(C5H14N2)[K(ClO4)3](PAP-H2)。
一类钙钛矿化合物ABX3的晶体结构示意图见图1。如图1可见，处于B位点的阳离子(例如为铵离子)与六个相邻的处于X位点的阴离子相连，每个X位点阴离子与两个相邻的B位点阳离子相连，进而形成由立方体笼状单元组成的三维阴离子骨架；处于A位点的有机阳离子填充在每个立方体笼状单元的孔穴中。
一类钙钛矿化合物ABX3的晶体结构示意图见图2。如图2可见，处于B位点的阳离子(例如为银离子)与六个相邻的处于X位点的阴离子相连，每个X位点阴离子与两个相邻的B位点离子相连，进而形成由立方体笼状单元组成的三维阴离子骨架；处于A位点的有机阳离子填充在每个立方体笼状单元的孔穴中。
一类钙钛矿化合物ABX3的晶体结构示意图见图3。如图3可见，处于B位点的阳离子(例如为银离子)周围有六个处于X位点的阴离子形成一个BX6八面体，相邻的阳离子通过三个μ2-阴离子相连在b轴方向形成一维链，处于A位点的有机阳离子填充在链间。
一类钙钛矿化合物ABX3的晶体结构示意图见图4。如图4可见，处于B位点的阳离子(例如为钾离子)与六个相邻的处于X位点的阴离子相连，每个X位点阴离子与两个相邻的B位点阳离子相连，进而形成由立方体笼状单元组成的三维阴离子骨架；处于A位点的有机阳离子填充在每个立方体笼状单元的孔穴中。
PAP-4、PAP-M4和DAP-O4的单晶结构数据是在理学Rigaku XtaLAB P300DS单晶衍射仪(Cu-Kα，
)测定。PAP-H4和DAP-M4的单晶结构数据是在安捷伦SuperNova单晶衍射仪(Mo-Kα，
)测定。X-射线粉末衍射数据是在Advance D8衍射仪(θ-2θ扫描模式，Cu-Kα)上测试得到。差热分析数据是在美国爱迪赛恩仪器公司的DTA 552-EX防爆差热分析仪(DTA)上测试测定。撞击和摩擦感度分别是在BFH 10BAM落锤撞击感度仪和FSKM10 BAM摩擦感度仪上依据联合国关于危险货物运输标准测定。
其中，PAP-5和DAP-5的单晶结构数据是在理学Rigaku XtaLAB P300DS单晶衍射仪(Mo-Kα，
) 223K温度下测定，PAP-M5和PAP-H5的单晶结构数据是在理学RigakuXtaLAB P300DS单晶衍射仪(Cu-Kα，
)298K温度下测定。X-射线粉末衍射数据是在Advance D8衍射仪(θ-2θ扫描模式，Cu-Kα)上测试得到。差热分析数据是在美国爱迪赛恩仪器公司的DTA 552-EX防爆差热分析仪(DTA)上测试测定。撞击和摩擦感度分别是在BFH10BAM落锤撞击感度仪和FSKM10 BAM摩擦感度仪上依据联合国关于危险货物运输标准测定。
其中，PAP-2的单晶结构数据是在安捷伦SuperNova单晶衍射仪(Cu-Kα，
)测定，PAP-H2的单晶结构数据是在理学Rigaku XtaLAB P300DS单晶衍射仪(Cu-Kα，
)下测定。X-射线粉末衍射数据是在Advance D8衍射仪(θ-2θ扫描模式，Cu-Kα)上测试得到。差热分析数据是在美国爱迪赛恩仪器公司的DTA 552-EX防爆差热分析仪(DTA)上测试测定。撞击和摩擦感度分别是在BFH 10BAM落锤撞击感度仪和FSKM10 BAM摩擦感度仪上依据联合国关于危险货物运输标准测定。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C4H12N2)[NH4(ClO4)3](记PAP-4)，该化合物在298K下结晶于立方晶系的Fm3c空间群，晶胞参数
在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：12.10±0.2°、17.17±0.2°、21.03±0.2°、24.33±0.2°、27.27±0.2°、29.95±0.2°、34.70±0.2°、36.30±0.2°、 36.89±0.2°、40.95±0.2°、42.81±0.2°、44.67±0.2°、47.95±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在288.2℃。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为6.00kJ/g、8.63km/s和32.4GPa。运用密度泛函DFT理论和EXPLO5软件得到含能化合物的生成焓和理论比冲值分别为-537.7kJ/mol和264.2s。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C5H14N2)[NH4(ClO4)3](记PAP-M4)，该化合物在298K下结晶于正交晶系的Pnma空间群，晶胞参数
在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：7.45±0.2°、9.68±0.2°、12.15±0.2°、13.57±0.2°、15.45±0.2°、16.53±0.2°,17.35±0.2°、 18.34±0.2°、18.86±0.2°、20.86±0.2°、21.88±0.2°、22.95±0.2°、23.72±0.2°、24.31±0.2°、25.15±0.2°、26.97±0.2°、 27.46±0.2°、27.66±0.2°、28.21±0.2°、29.13±0.2°、29.95±0.2°、30.51±0.2°、31.13±0.2°、33.05±0.2°、34.56±0.2°、 35.52±0.2°、36.56±0.2°、37.93±0.2°、38.83±0.2°、39.93±0.2°、44.55±0.2°、46.48±0.2°、48.06±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在323.1℃。摩擦感度表征结果显示PAP-M4对摩擦感度比较敏感(FS ≤6N)，撞击感度表征结果显示PAP-M4对撞击感度比较钝感(IS＝30J)。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为5.14kJ/g、8.31km/s和30.3GPa。运用密度泛函DFT理论和EXPLO5软件得到含能化合物的生成焓和理论比冲值分别为-859.9kJ/mol和241.2s。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C5H14N2)[NH4(ClO4)3](记PAP-H4)，该化合物在223K下结晶于单斜晶系的P21/n空间群，晶胞参数
β＝90.075(3)°，在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：6.14±0.2°、7.66±0.2°、12.25±0.2°、13.70±0.2°、14.86±0.2°、 16.58±0.2°、17.41±0.2°、18.29±0.2°,19.05±0.2°、20.70±0.2°、21.86±0.2°、22.27±0.2°、22.99±0.2°、23.37±0.2°、 24.50±0.2°、24.80±0.2°、25.29±0.2°、25.93±0.2°、26.50±0.2°、27.74±0.2°、28.31±0.2°、29.32±0.2°、29.95±0.2°、 30.48±0.2°、30.83±0.2°、31.52±0.2°、33.36±0.2°、34.07±0.2°、35.13±0.2°、35.64±0.2°、36.20±0.2°、36.62±0.2°、37.11±0.2°、37.91±0.2°、39.42±0.2°、39.97±0.2°、41.93±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在348.9℃。摩擦感度表征结果显示PAP-H4对摩擦感度比较敏感(FS＝6N)，撞击感度表征结果显示PAP-H4 对撞击感度比较钝感(IS＝27.5J)。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为5.76kJ/g、8.76km/s和34.3GPa。运用密度泛函DFT理论和EXPLO5软件得到含能化合物的生成焓和理论比冲值分别为-600.4kJ/mol和255.4s。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C6H14N2O)[NH4(ClO4)3](记DAP-O4)，该化合物在298K下结晶于立方晶系的
空间群，晶胞参数
β＝90°，在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：12.06±0.2°、20.90±0.2°、24.15±0.2°、27.05±0.2°、29.7±0.2°、34.38±0.2°、35.99±0.2°、36.52±0.2°, 38.60±0.2°、40.52±0.2°、42.42±0.2°、49.36±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在352.0℃。摩擦感度表征结果显示DAP-O4对摩擦感度比较敏感(FS<5N)，撞击感度表征结果显示DAP-O4对撞击感度比较钝感(IS＝17.5J)。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为6.21kJ/g、8.90km/s和35.7GPa。运用密度泛函DFT理论和EXPLO5软件得到含能化合物的生成焓和理论比冲值分别为-436.1kJ/mol和262.4s。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C7H16N2)[NH4(ClO4)3](记DAP-M4)，该化合物在298K下结晶于单斜晶系的P21空间群，晶胞参数
β＝89.856(1)°，在室温下的粉末X 射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：9.94±0.2°、11.81±0.2°、11.44±0.2°、17.07±0.2°、18.29±0.2°、 20.00±0.2°、21.03±0.2°、23.90±0.2°,24.39±0.2°、25.71±0.2°、26.64±0.2°、27.35±0.2°、28.00±0.2°、28.43±0.2°、 29.83±0.2°、31.42±0.2°、32.43±0.2°、33.06±0.2°、33.88±0.2°,34.61±0.2°、35.03±0.2°、35.38±0.2°、35.89±0.2°, 36.15±0.2°、36.60±0.2°、37.29±0.2°、38.35±0.2°、39.97±0.2°、40.70±0.2°、41.70±0.2°、42.98±0.2°、43.69±0.2°、 44.63±0.2°、48.91±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在364.0℃。摩擦感度表征结果显示DAP-M4对摩擦感度比较敏感(FS＝10N)，撞击感度表征结果显示DAP-M4对撞击感度稍敏感(IS＝7.5J)。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为4.99kJ/g、8.09km/s和28.8GPa。运用密度泛函DFT理论和EXPLO5软件得到含能化合物的生成焓和理论比冲值分别为-839.1kJ/mol和225.2s。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C4H12N2)[Ag(ClO4)3](记PAP-5)，该化合物在223K下结晶于单斜晶系的P21/c空间群，晶胞参数
β＝91.7815(19)°，在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：12.88±0.2、13.43±0.2°、14.64±0.2°、17.68±0.2°、18.35±0.2°、 18.73±0.2°、19.78±0.2°、21.82±0.2°、22.54±0.2°、22.90±0.2°、24.07±0.2°、25.66±0.2°、26.44±0.2°、26.80±0.2°、 28.11±0.2°、28.74±0.2°、29.32±0.2°、30.01±0.2°、30.83±0.2°、31.56±0.2°、32.40±0.2°、32.70±0.2°、35.50±0.2°、 36.89±0.2°、37.73±0.2°、38.52±0.2°、38.79±0.2°、39.24±0.2°、39.83±0.2°、40.24±0.2°、40.58±0.2°、41.58±0.2°、 42.36±0.2°、42.99±0.2°、43.81±0.2°、44.16±0.2°、44.89±0.2°、45.83±0.2°、46.53±0.2°、47.16±0.2°、47.51±0.2°、 48.14±0.2°、48.65±0.2°、49.04±0.2°、49.77±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在341.6℃。摩擦感度表征结果显示PAP-5对摩擦感度比较敏感(FS≤5N)。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为4.88kJ/g、8.96km/s和42.4GPa。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C5H14N2)[Ag(ClO4)3](记PAP-M5)，该化合物在298K下结晶于正交晶系的Pnma空间群，晶胞参数
在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：8.74±0.2°、9.72±0.2°、11.61±0.2°、12.33±0.2°、12.76±0.2°、14.60±0.2°、15.76±0.2°、17.02±0.2°、17.43±0.2°、17.78±0.2°、18.56±0.2°、19.60±0.2°、20.60±0.2°、24.82±0.2°、25.68±0.2°、26.64±0.2°、27.52±0.2°、27.99±0.2°、28.56±0.2°、29.46±0.2°、30.62±0.2°、31.03±0.2°、31.54±0.2°、32.21±0.2°、33.97±0.2°、 34.48±0.2°、35.50±0.2°、36.13±0.2°、37.40±0.2°、37.93±0.2°、38.24±0.2°、38.91±0.2°、39.46±0.2°、40.99±0.2°、 41.95±0.2°、43.08±0.2°、44.36±0.2°、45.22±0.2°、46.08±0.2°、46.71±0.2°、48.51±0.2°、49.02±0.2°、49.79±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在308.3℃。感度测试结果显示PAP-M5对摩擦均比较敏感(FS≤5N)。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为5.42kJ/g、8.73km/s和39.2GPa。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C5H14N2)[Ag(ClO4)3](记PAP-H5)，该化合物在298K下结晶于单斜晶系的P21/n空间群，晶胞参数
β＝90.345(2)°，在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：10.00±0.2°、11.33±0.2°、14.37±0.2°、16.56±0.2°、18.98±0.2°、 20.39±0.2°、20.66±0.2°、21.66±0.2°、22.62±0.2°、23.01±0.2°、23.62±0.2°、25.05±0.2°、25.60±0.2°、26.09±0.2°、 26.60±0.2°、27.21±0.2°、27.66±0.2°、28.19±0.2°、29.03±0.2°、29.85±0.2°、30.93±0.2°、31.81±0.2°、32.09±0.2°、 32.87±0.2°、33.15±0.2°、33.5±0.2°、34.68±0.2°、35.54±0.2°、36.58±0.2°、37.07±0.2°、38.20±0.2°、38.56±0.2°、 39.89±0.2°、40.52±0.2°、41.42±0.2°、42.87.08±0.2°、44.50±0.2°、47.93±0.2°、49.06±0.2°、49.85±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在328.7℃。感度测试结果显示PAP-H5对摩擦均比较敏感(FS≤5 N)。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为5.36kJ/g、8.69km/s和38.7GPa。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C6H14N2)[Ag(ClO4)3](记DAP-5)，该化合物在223K下结晶于立方晶系的 Pa-3空间群，晶胞参数
在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：12.46±0.2°、 13.90±0.2°、17.62±0.2°、18.72±0.2°、21.64±0.2°、23.41±0.2°、25.06±0.2°、25.83±0.2°、28.06±0.2°、28.75±0.2°、30.83±0.2°、31.48±0.2°、33.90±0.2°、34.53±0.2°、35.72±0.2°、36.29±0.2°、37.41±0.2°、37.96±0.2°、39.06±0.2°、 40.11±0.2°、40.62±0.2°、41.15±0.2°、41.68±0.2°、42.13±0.2°、42.76±0.2°、44.12±0.2°、44.58±0.2°、45.09±0.2°、 46.03±0.2°、46.15±0.2°、46.64±0.2°、47.88±0.2°、47.98±0.2°、48.32±0.2°、49.24±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在313.7℃。感度测试结果显示DAP-5对撞击和摩擦均比较敏感(IS＝3J，FS≤5N)。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为4.76kJ/g、8.59km/s和38.5GPa。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C4H12N2)[K(ClO4)3](记PAP-2)，该化合物在284(17)K下结晶于正交晶系的Pbcm空间群，晶胞参数
α＝β＝γ＝90°，在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线)发生在衍射角度2θ约为：8.55±0.2、12.52±0.2°、12.65±0.2°、14.03±0.2°、15.29±0.2°、 17.15±0.2°、17.83±0.2°、18.32±0.2°、19.40±0.2°、20.25±0.2°、20.48±0.2°、21.23±0.2°、21.36±0.2°、22.32±0.2°、 22.84±0.2°、23.27±0.2°、23.94±0.2°、25.19±0.2°、25.45±0.2°、26.53±0.2°、26.90±0.2°、27.34±0.2°、27.46±0.2°、 27.92±0.2°、28.20±0.2°、28.28±0.2°、28.46±0.2°、28.87±0.2°、28.97±0.2°、29.68±0.2°、30.34±0.2°、30.85±0.2°、31.54±0.2°、31.73±0.2°、31.76±0.2°、31.86±0.2°、32.24±0.2°、32.51±0.2°、32.70±0.2°、33.34±0.2°、33.62±0.2°、 34.41±0.2°、34.69±0.2°、35.19±0.2°、35.95±0.2°、36.12±0.2°、36.53±0.2°、37.06±0.2°、37.37±0.2°、37.70±0.2°、 38.10±0.2°、38.25±0.2°、38.59±0.2°、38.73±0.2°、38.94±0.2°、39.38±0.2°、39.51±0.2°、40.05±0.2°、40.37±0.2°、 40.73±0.2°、40.98±0.2°、41.13±0.2°、41.64±0.2°、42.04±0.2°、42.51±0.2°、42.98±0.2°、43.23±0.2°、43.52±0.2°、 43.76±0.2°、44.20±0.2°、44.56±0.2°、44.91±0.2°、45.29±0.2°、45.56±0.2°、45.73±0.2°、46.27±0.2°、46.46±0.2°、 46.85±0.2°、47.24±0.2°、47.59±0.2°、47.81±0.2°、48.24±0.2°、48.86±0.2°、49.02±0.2°、49.62±0.2°、49.79±0.2°之处。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为6.29kJ/g、8.78km/s和36.6GPa。
在一个实施例中，钙钛矿型化合物为(C5H14N2)[K(ClO4)3](记PAP-H2)，该化合物在298K下结晶于正交晶系的 Pbca空间群，晶胞参数
在室温下的粉末X射线衍射(Cu-Kα射线) 发生在衍射角度2θ约为：8.44±0.2°、11.96±0.2°、12.461±0.2°、12.68±0.2°、13.84±0.2°、14.66±0.2°、16.78±0.2°、17.46±0.2°、18.40±0.2°、19.36±0.2°、19.82±0.2°、20.76±0.2°、22.00±0.2°、22.40±0.2°、22.74±0.2°、24.04±0.2°、 24.42±0.2°、25.08±0.2°、25.46±0.2°、25.82±0.2°、26.14±0.2°、26.48±0.2°、27.16±0.2°、27.88±0.2°、28.24±0.2°、 28.86±0.2°、29.04±0.2°、29.54±0.2°、29.76±0.2°、30.44±0.2°、30.72±0.2°、31.02±0.2°、31.20±0.2°、31.64±0.2°、 32.24±0.2°、32.76±0.2°、33.08±0.2°、33.24±0.2°、33.60±0.2°、34.20±0.2°、34.36±0.2°、35.02±0.2°、35.32±0.2°、 35.50±0.2°、35.72±0.2°、35.84±0.2°、36.04±0.2°、36.38±0.2°、36.58±0.2°、37.38±0.2°、37.54±0.2°、37.80±0.2°、 38.04±0.2°、38.30±0.2°、38.52±0.2°、38.68±0.2°、38.78±0.2°、39.28±0.2°、39.64±0.2°、39.84±0.2°、40.26±0.2°、 40.60±0.2°、41.04±0.2°、41.32±0.2°、41.52±0.2°、41.68±0.2°、42.36±0.2°、43.16±0.2°、43.36±0.2°、44.22±0.2°、 44.66±0.2°、44.86±0.2°、45.50±0.2°、45.80±0.2°、46.04±0.2°、46.44±0.2°、36.68±0.2°、46.90±0.2°、47.28±0.2°、 47.76±0.2°、47.94±0.2°、48.08±0.2°、48.28±0.2°、48.70±0.2°、48.94±0.2°、49.24±0.2°、49.44±0.2°之处。差热分析仪测试结果表明该化合物热分解峰值温度在367.4℃。感度测试结果显示PAP-H2对撞击钝感，对摩擦均比较敏感，PAP-H2的撞击感度和摩擦感度分别为IS＝27.5J和FS＝7N。采用文献报道计算爆轰参数的方法，运用密度泛函DFT理论和K-J经验公式得到含能化合物的爆热、爆速和爆压值分别为5.32kJ/g、8.17km/s和31.1GPa。
实施例1
(C4H12N2)[NH4(ClO4)3](PAP-4)的合成及测试
合成方法：
1)5.74g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液加入15mL水中，搅拌下再加入2.35g高氯酸铵，常温搅拌5 min；
2)将1.72g无水哌嗪加入5mL水中溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，加热至80℃搅拌10min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为PAP-4纯相，产率为80％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图5。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表1。
表1 PAP-4的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
PAP-4的差热分析(DTA)表征：
PAP-4的DTA曲线如图6所示。由图6可知：粉末态的含能化合物PAP-4在分解峰值温度为288.2℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物PAP-4的爆热、爆压、爆速值：
PAP-4的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为 1.43kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算PAP-4的爆速约为8.63km/s，爆压约为32.4GPa。
DFT理论及EXPLO5软件计算含能化合物PAP-4的理论比冲值：
PAP-4的生成焓通过密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为-537.7kJ/mol，将生成焓代入EXPLO5 v.6.04.02计算得PAP-4的理论比冲值为264.2s。作为对比，以1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子作为A阳离子的(C6H14N2)[NH4(ClO4)3](DAP-4)在同样的条件下的理论生成焓是-484.0kJ/mol，将生成焓代入 EXPLO5v.6.04.02计算得DAP-4的理论比冲值为253.5s。
单位摩尔数PAP-4产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔PAP-4无氧环境下完全爆炸之后可产生13.75摩尔气体物质，并残留3.25摩尔单质碳。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，PAP-4完全爆炸后无固体残留物。
实施例2
(C5H14N2)[NH4(ClO4)3](PAP-M4)的合成及测试
合成方法：
1)5.74g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液加入15mL水中，搅拌下再加入2.35g高氯酸铵，常温搅拌5 min；
2)将2.00g 1-甲基哌嗪加入5mL水中溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌10min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为PAP-M4纯相，产率为80％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图7。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表2。
表2 PAP-M4的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
PAP-M4的差热分析(DTA)表征：
PAP-M4的DTA曲线如图8所示。由图8可知：粉末态的含能化合物PAP-M4在分解峰值温度为323.1℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物PAP-M4的爆热、爆压、爆速值：
PAP-M4的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为1.23kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算PAP-M4的爆速约为8.31km/s，爆压约为30.3GPa。
DFT理论及EXPLO5软件计算含能化合物PAP-M4的理论比冲值：
PAP-M4的生成焓通过密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为-859.9kJ/mol，将生成焓代入EXPLO5 v.6.04.02计算得PAP-M4的理论比冲值为241.2s。
单位摩尔数PAP-M4产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔PAP-M4无氧环境下完全爆炸之后可产生14.25摩尔气体物质，并残留2.75摩尔单质碳。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，PAP-M4完全爆炸后无固体残留物。
实施例3
(C5H14N2)[NH4(ClO4)3](PAP-H4)的合成及测试
合成方法：
1)5.74g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液加入15mL水中，搅拌下再加入2.35g高氯酸铵，常温搅拌5 min；
2)将2.00g高哌嗪加入5mL水中溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌10min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为PAP-H4纯相，产率为80％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图9。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表3。
表3 PAP-H4的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
PAP-H4的差热分析(DTA)表征：
PAP-H4的DTA曲线如图10所示。由图10可知：粉末态的含能化合物PAP-H4在分解峰值温度为348.9℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物PAP-H4的爆热、爆压、爆速值：
PAP-H4的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为 1.38kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算PAP-H4的爆速约为8.76km/s，爆压约为34.3GPa。
DFT理论及EXPLO5软件计算含能化合物PAP-H4的理论比冲值：
PAP-H4的生成焓通过密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为-600.4kJ/mol，将生成焓代入EXPLO5 v.6.04.02计算得PAP-H4的理论比冲值为255.4s。
单位摩尔数PAP-H4产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔PAP-H4无氧环境下完全爆炸之后可产生14.25摩尔气体物质，并残留2.75摩尔单质碳。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，PAP-H4完全爆炸后无固体残留物。
实施例4
(C6H14N2O)[NH4(ClO4)3](DAP-O4)的合成及测试
合成方法：
1)5.74g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液加入15mL水中，搅拌下再加入2.35g高氯酸铵，常温搅拌5 min；
2)在冰水浴下将2.24g 1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷缓慢加入到5.9mL 30％的双氧水中搅拌5min，然后缓慢恢复至室温搅拌30min；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌10min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为DAP-O4纯相，产率为85％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图11。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表4。
表4 DAP-O4的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
DAP-O4的差热分析(DTA)表征：
DAP-O4的DTA曲线如图12所示。由图12可知：粉末态的含能化合物DAP-O4在分解峰值温度为352.0℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物DAP-O4的爆热、爆压、爆速值：
DAP-O4的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为 1.48kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算DAP-O4的爆速约为8.90km/s，爆压约为35.7GPa。
DFT理论及EXPLO5软件计算含能化合物DAP-O4的理论比冲值：
DAP-O4的生成焓通过密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为-436.1kJ/mol，将生成焓代入EXPLO5 v.6.04.02计算得DAP-O4的理论比冲值为262.4s。
单位摩尔数DAP-O4产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔DAP-O4无氧环境下完全爆炸之后可产生14.75摩尔气体物质，并残留3.25摩尔单质碳。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，DAP-O4完全爆炸后无固体残留物。
实施例5
(C7H16N2)[NH4(ClO4)3](DAP-M4)的合成及测试
合成方法：
1)5.74g质量分数为70％-72％的高氯酸溶液加入15mL水中，搅拌下再加入2.35g高氯酸铵，常温搅拌5 min；
2)将5.08g 1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷碘化物加入5mL水中溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌10min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为DAP-M4纯相，产率为70％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图13。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表5。
表5 DAP-M4的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
DAP-M4的差热分析(DTA)表征：
DAP-M4的DTA曲线如图14所示。由图14可知：粉末态的含能化合物DAP-M4在分解峰值温度为364.0℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物DAP-M4的爆热、爆压、爆速值：
DAP-M4的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为1.20kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算DAP-M4的爆速约为8.08km/s，爆压约为28.8GPa。
DFT理论及EXPLO5软件计算含能化合物DAP-M4的理论比冲值：
DAP-M4的生成焓通过密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为-839.1kJ/mol，将生成焓代入EXPLO5 v.6.04.02计算得DAP-M4的理论比冲值为225.2s。
单位摩尔数DAP-M4产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔DAP-M4无氧环境下完全爆炸之后可产生14.75摩尔气体物质，并残留5.25摩尔单质碳。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，DAP-M4完全爆炸后无固体残留物。
实施例6
(C4H12N2)[Ag(ClO4)3](PAP-5)的合成及测试
合成方法：
1)5.74g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液加入5mL水中，搅拌下再加入4.14g高氯酸银，常温搅拌5 min；
2)将2.19g哌嗪加入5mL水中溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌10min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为PAP-5纯相，产率为75％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图15。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表6。
表6 PAP-5的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
PAP-5的差热分析(DTA)表征：
PAP-5的DTA曲线如图16所示。由图16可知：粉末态的含能化合物PAP-5在分解峰值温度为341.6℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物PAP-5的爆热、爆压、爆速值：
PAP-5的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为 1.17kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算PAP-5的爆速约为8.96km/s，爆压约为42.4GPa。
单位摩尔数PAP-5产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔PAP-5无氧环境下完全爆炸之后可产生11.5摩尔气体物质，并残留0.5摩尔单质碳和1摩尔氯化银固体。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，1摩尔PAP-5完全爆炸后存在1摩尔氯化银固体残留物。
实施例7
(C5H14N2)[Ag(ClO4)3](PAP-M5)的合成及测试
合成方法：
1)5.74g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液加入2mL水中，搅拌下再加入4.14g高氯酸银，常温搅拌5 min；
2)将2.00g 1-甲基哌嗪加入2mL水中溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌10min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为PAP-M5纯相，产率为75％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图17。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表7。
表7 PAP-M5的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
PAP-M5的差热分析(DTA)表征：
PAP-M5的DTA曲线如图18所示。由图18可知：粉末态的含能化合物PAP-M5在分解峰值温度为308.3℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物PAP-M5的爆热、爆压、爆速值：
PAP-M5的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为1.29kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算PAP-M5的爆速约为8.73km/s，爆压约为39.2GPa。
单位摩尔数PAP-M5产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔PAP-M5无氧环境下完全爆炸之后可产生12摩尔气体物质，并残留2摩尔单质碳和1摩尔氯化银固体。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，1摩尔PAP-M5完全爆炸后存在1摩尔氯化银固体残留物。
实施例8
(C5H14N2)[Ag(ClO4)3](PAP-H5)的合成及测试
合成方法：
1)5.74g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液加入2mL水中，搅拌下再加入4.14g高氯酸银，常温搅拌5 min；
2)将2.00g高哌嗪加入2mL水中溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌10min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为PAP-H5纯相，产率为75％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图19。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表8。
表8 PAP-H5的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
PAP-H5的差热分析(DTA)表征：
PAP-H5的DTA曲线如图20所示。由图20可知：粉末态的含能化合物PAP-H5在分解峰值温度为328.7℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物PAP-H5的爆热、爆压、爆速值：
PAP-H5的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为 1.28kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算PAP-H5的爆速约为8.69km/s，爆压约为38.7GPa。
单位摩尔数PAP-H5产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔PAP-H5无氧环境下完全爆炸之后可产生12摩尔气体物质，并残留2摩尔单质碳和1摩尔氯化银固体。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，1摩尔PAP-H5完全爆炸后存在1摩尔氯化银固体残留物。
实施例9
(C6H14N2)[Ag(ClO4)3](DAP-5)的合成及测试
合成方法：
1)5.74g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液加入5mL水中，搅拌下再加入4.14g高氯酸银，常温搅拌5 min；
2)将2.24g 1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷加入5mL水中溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌10min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为DAP-5纯相，产率为90％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图21。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表9。
表9 DAP-5的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
DAP-5的差热分析(DTA)表征：
DAP-5的DTA曲线如图22所示。由图22可知：粉末态的含能化合物DAP-5在分解峰值温度为313.7℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物DAP-5的爆热、爆压、爆速值：
DAP-5的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为1.14kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算DAP-5的爆速约为8.59km/s，爆压约为38.5GPa。
单位摩尔数DAP-5产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔DAP-5无氧环境下完全爆炸之后可产生12摩尔气体物质，并残留3摩尔单质碳和1摩尔氯化银固体。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，1摩尔DAP-5完全爆炸后存在1摩尔氯化银固体残留物。
实施例10
(C4H12N2)[K(ClO4)3](PAP-2)的合成及测试
合成方法：
1)将1.72g哌嗪和0.25g高哌嗪加入5mL水中溶解，加入8.61g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液，常温搅拌5min；
2)将2.77g高氯酸钾加入5mL水中加热搅拌溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌30min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为PAP-2纯相，产率为70％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图23。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表10。
表10 PAP-2的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物PAP-2的爆热、爆压、爆速值：
PAP-2的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为 1.29kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算PAP-2的爆速约为8.78km/s，爆压约为36.6GPa。
单位摩尔数PAP-2产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔PAP-2无氧环境下完全爆炸之后可产生11.5摩尔气体物质，并残留0.5摩尔单质碳和1摩尔氯化钾固体。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，1摩尔PAP-2完全爆炸后存在1摩尔氯化钾固体残留物。
实施例11
(C5H14N2)[K(ClO4)3](PAP-H2)的合成及测试
合成方法：
1)将2.00g高哌嗪加入5mL水中溶解，加入8.61g质量分数为70％–72％的高氯酸溶液，常温搅拌5min；
2)将2.77g高氯酸钾加入5mL水中加热搅拌溶解；
3)将步骤1)和步骤2)的溶液混合，搅拌30min，过滤，乙醇洗涤沉淀物，真空干燥，得到固体粉末，经X-射线粉末衍射鉴定为PAP-H2纯相，产率为80％。
粉末X射线衍射鉴定图谱：
室温下粉末X射线衍射图见图23。
单晶结构表征测试：
详细的晶体测定数据见表11。
表11 PAP-H2的晶体测定数据
[a]R1＝Σ||Fo|-|Fc||/Σ|Fo|；[b]wR2＝{Σw[(Fo)2-(Fc)2]2/Σw[(Fo)2]2}1/2；
PAP-H2的差热分析(DTA)表征：
PAP-H2的DTA曲线如图24所示。由图24可知：粉末态的含能化合物PAP-H2在分解峰值温度为367.4℃处分解且分解峰型尖锐，分解迅速。
PAP-H2的撞击感度和摩擦感度:
根据联邦材料研究与测试研究所(BAM)制订的撞击、摩擦测试方法测试，PAP-H2的撞击感度为27.5J，摩擦感度为7N。
密度泛函(DFT)理论得到含能化合物PAP-H2的爆热、爆压、爆速值：
PAP-H2的分解热值(分解焓值ΔHdet)用密度泛函(DFT)理论计算(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422)约为 1.27kcal/g，根据Kamlet-Jacob公式计算PAP-5的爆速约为8.17km/s，爆压约为31.1GPa。
单位摩尔数PAP-H2产生的气体量：
关于无氧环境中含能材料完全爆炸的产物判断，根据文献(J.Am.Chem.Soc.2012,134,1422；J.Phys.Chem. A.2014,118,4575；Chem.Eur.J.2016,22,1141)，其分解产物最终为：氮气、卤化氢、水和二氧化碳等气态物质，以及金属的氯化盐和单质碳(如果氧原子不足于将所有碳原子完全转化为二氧化碳的话)等固态物质。因此，1 摩尔PAP-H2无氧环境下完全爆炸之后可产生12摩尔气体物质，并残留2摩尔单质碳和1摩尔氯化钾固体。在混入足够氧化剂(如常用的NH4ClO4)的情况下，1摩尔PAP-H2完全爆炸后存在1摩尔氯化钾固体残留物。
鉴于可以应用所公开的发明的原理的许多可能的实施例，应当认识到，所示的实施例仅是本申请的优选示例，而不应视为限制本申请的范围。相反，本申请的范围由所附权利要求书限定。因此，我们要求保护所有落入这些权利要求的范围和精神内的发明。
Claims (10)
1.一种化合物，其特征在于，所述化合物为由A阳离子、B阳离子及X阴离子组成的化合物ABX3，其中
所述A阳离子是至少一种含氮有机阳离子；
所述B阳离子是至少一种阳离子；且
所述X阴离子是至少一种阴离子含能基团；
优选地，所述化合物ABX3为钙钛矿型化合物。
2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，
所述A阳离子为选自式(I)或式(II)的有机阳离子母体，及它们的衍生物中的一种、两种或多种，其中n1、n2、n3、n4及n5各自为正整数，R1、R2、R3及R4选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、羟基、羰基、羧基、胺基、卤素、巯基、过氧基、偶氮基和硝基中的其中一种、两种或多种，所述衍生物包括所述有机阳离子本体中的氢原子同时或不同时地被取代基取代，所述取代基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、羟基、羰基、羧基、胺基、卤素、巯基、过氧基、偶氮基和硝基，
其中，
所述A阳离子为选自式(I)的有机阳离子母体或其衍生物，且
n1及n2的任意一者大于2，或R1及R2的任意一者包括至少一个碳原子；
或
所述A阳离子为选自式(II)的有机阳离子母体或其衍生物，且
n3、n4及n5的任意一者大于2，或R3及R4的任意一者包括至少一个碳原子；
优选地，所述A阳离子选自1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
3.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，
所述B阳离子选自钾离子、铵离子或银离子；
优选地，所述B阳离子选自钾离子；
或优选地，所述B阳离子选自铵离子；
或优选地，所述B阳离子选自银离子。
4.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，
所述B阳离子为钾离子，且
所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种；
或
所述B阳离子选自铵离子，且
所述A阳离子为1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子，或1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种；
或所述B阳离子选自银离子；
优选地，
所述B阳离子选自钾离子，且
所述A阳离子选自哌嗪-1,4-二鎓离子及其衍生物中的一种、两种或多种；
或
所述B阳离子选自铵离子，且
所述A阳离子选自1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种；
或
所述B阳离子选自银离子，且
所述A阳离子选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓离子、哌嗪-1,4-二鎓离子、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓离子及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓离子，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
5.如权利要求1-4任一所述的化合物，其特征在于，
所述X阴离子选自氯酸根离子、高氯酸根离子、溴酸根离子、高溴酸根离子、碘酸根离子、高碘酸根离子、硝酸根离子、雷酸根离子、偶氮基团及叠氮离子，其中的一种、两种或多种；
优选地，所述X阴离子选自高氯酸根离子、高溴酸根离子及高碘酸根离子其中的一种、两种或多种；
优选地，所述X阴离子选自高氯酸根离子。
6.一种化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将A组分、B组分和X组分以任意顺序在液态反应体系中混合；以及
取得所述液态反应体系中产生的固态产物；
其中，
所述A组分选自含氮有机化合物及/或其盐类；
所述B组分选自包括阳离子的盐类或氢氧化物；
所述X组分选自包括阴离子的酸或盐类；且
所述液态反应体系为可溶解A组分、B组分和X组分的极性溶剂；
优选地，所述步骤还包括进一步纯化。
7.如权利要求6所述的化合物的制备方法，其特征在于，
所述A组分选自为式(XI)或式(XII)的化合物、式(I)或式(II)离子的盐类包括其鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种，其中n1、n2、n3、n4及n5各自为正整数，R1、R2、R3及R4选自氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、羟基、羰基、羧基、胺基、卤素、巯基、过氧基、偶氮基和硝基中的其中一种、两种或多种，所述衍生物包括所述有机阳离子本体中的氢原子同时或不同时地被取代基取代，所述取代基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、羟基、羰基、羧基、胺基、卤素、巯基、过氧基、偶氮基和硝基，
其中
所述A组分为选自式(XI)的化合物或选自式(I)的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且
n1及n2的任意一者大于2，或R1及R2的任意一者包括至少一个碳原子；
或
所述A组分为选自式(XII)的化合物或选自式(II)离子的盐类包括其鎓盐或其衍生物，且
n3、n4及n5的任意一者大于2，或R3及R4的任意一者包括至少一个碳原子；
优选地，所述A组分选自1-甲基哌嗪、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂环庚烷及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
8.如权利要求6所述的化合物的制备方法，其特征在于，
所述B组分为选自钾盐、氢氧化钾、铵盐、氨及银盐的至少一种、二种或多种；
优选地，
所述B组分选自钾盐及/或氢氧化钾，且
所述A组分选自哌嗪、哌嗪-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂环庚烷及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种；
或
所述B组分选自铵盐及/或氨，且
所述A组分选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷与双氧水反应产物、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、1-甲基哌嗪、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂环庚烷、1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种；
或
所述B组分选自银盐；
优选地，
所述B组分选自钾盐及/或氢氧化钾，且
所述A组分选自哌嗪及哌嗪-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种；
或
所述B组分选自铵盐及/或氨，且
所述A组分选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷与双氧水反应产物、1-羟基-1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、1-甲基哌嗪、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂环庚烷、1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种；
或
所述B组分选自银盐，且
所述A阳离子选自1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷-1,4-二鎓盐、哌嗪、哌嗪-1,4-二鎓盐、1-甲基哌嗪、1-甲基哌嗪-1,4-二鎓盐、1,4-二氮杂环庚烷及1,4-二氮杂环庚烷-1,4-二鎓盐，及它们的衍生物中的一种、两种或多种。
9.如权利要求6-8任一所述的含能材料的制备方法，其特征在于，
所述X组分选自氯酸、氯酸盐、高氯酸、高氯酸盐、溴酸、溴酸盐、高溴酸、高溴酸盐、碘酸、碘酸盐、高碘酸、高碘酸盐、硝酸、硝酸盐、雷酸、雷酸盐、偶氮盐类及叠氮盐类，其中的一种、两种或多种；
优选地，所述X组分选自高氯酸、高氯酸盐、高溴酸、高溴酸盐、高碘酸及高碘酸盐中的一种、两种或多种；
优选地，所述X组分选自高氯酸及/或高氯酸盐。
10.化合物在制备或作为含能材料方面的用途，所述化合物为：
权利要求1-5任一所述的化合物，或
由权利要求6-9任一所述的化合物的制备方法所制备的化合物；
优选地，所述含能材料为起爆药、猛炸药、推进剂或烟火药。
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|---|---|
| CN (1) | CN113149933A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115180995A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-10-14 | 西安近代化学研究所 | 分子钙钛矿型化合物(c6h14n2)k(no3)3作为烟火药的应用 |
| CN115286474A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-11-04 | 西安近代化学研究所 | 分子钙钛矿型化合物(c6h14n2)k(no3)3作为双基发射药添加组分的应用 |
| CN115850279A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-03-28 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 茶碱衍生自燃离子盐及制备方法 |
| CN116283458A (zh) * | 2021-12-20 | 2023-06-23 | 南京理工大学 | 一种单质紫色发烟剂及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2157059A1 (en) * | 1995-08-28 | 1997-03-01 | David S. Wulfman | Environmentally neutral reformulation of military explosives and propellants |
| CN106278771A (zh) * | 2016-08-12 | 2017-01-04 | 中山大学 | 一类化合物在作为含能材料方面的用途 |
-
2020
- 2020-01-22 CN CN202010075667.3A patent/CN113149933A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2157059A1 (en) * | 1995-08-28 | 1997-03-01 | David S. Wulfman | Environmentally neutral reformulation of military explosives and propellants |
| CN106278771A (zh) * | 2016-08-12 | 2017-01-04 | 中山大学 | 一类化合物在作为含能材料方面的用途 |
| CN107722022A (zh) * | 2016-08-12 | 2018-02-23 | 中山大学 | 一类化合物及其制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| YU-LING SUN，等: "Structural Phase Transitions and Dielectric Switching in a Series of Organic-Inorganic Hybrid Perovskites ABX3 (X=ClO4- or BF4- )", CHEMISTRY ., vol. 23, no. 46, pages 11127 * |
| 李宗佑;曹雄;李晓霞;贾琪;张士旗;: "分子钙钛矿含能材料的合成、表征及吸湿性", 含能材料, no. 06, pages 67 - 71 * |
| 李昊?;曹雄;王保民;贾琪;邓鹏;: "球磨法制备高氯酸铵基分子钙钛矿微纳米颗粒及安全性能分析", 含能材料, no. 03, pages 37 - 41 * |
| 豆荣荣;ZERRAZA-SOFIANE;张教强;周宏玉;石慧敏;: "含能共晶技术研究进展", 材料导报, no. 09, pages 95 - 101 * |
| 陈劭力，等: "分子钙钛矿含能材料（英文）", SCIENCE CHINA MATERIALS., vol. 61, no. 08, pages 1123 - 1128 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116283458A (zh) * | 2021-12-20 | 2023-06-23 | 南京理工大学 | 一种单质紫色发烟剂及其制备方法 |
| CN115180995A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-10-14 | 西安近代化学研究所 | 分子钙钛矿型化合物(c6h14n2)k(no3)3作为烟火药的应用 |
| CN115286474A (zh) * | 2022-07-07 | 2022-11-04 | 西安近代化学研究所 | 分子钙钛矿型化合物(c6h14n2)k(no3)3作为双基发射药添加组分的应用 |
| CN115286474B (zh) * | 2022-07-07 | 2024-03-22 | 西安近代化学研究所 | 分子钙钛矿型化合物(c6h14n2)k(no3)3作为双基发射药添加组分的应用 |
| CN115850279A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-03-28 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 茶碱衍生自燃离子盐及制备方法 |
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