KR20190118206A

KR20190118206A - 에너지-함유 물질로서의 화합물의 유형의 용도

Info

Publication number: KR20190118206A
Application number: KR1020197029088A
Authority: KR
Inventors: 웨이셩 장; 샤오리 첸; 샤오밍 첸
Original assignee: 시안 크리스텐 머티리얼즈 테크놀로지 코포레이션 리미티드
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2017-08-11
Publication date: 2019-10-17
Also published as: EP3438076A1; IL262549A; CN107721781A; AU2017311153B2; KR102159462B1; KR102030673B1; TWI665175B; IL288380A; EP3438076B1; BR112018075493A2; RU2018131394A3; KR20180128021A; AU2017311153A1; IL262549B; JP2019527174A; WO2018028685A1; RU2725424C2; US10913693B2; AU2019232800B2; CN106278771A

Abstract

본 발명은 에너지-함유 화합물의 분야에 속한다. 구체적으로, 본 발명은 에너지-함유 물질로서의 페로브스카이트형 화합물 ABX₃의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 발견으로서, 페로브스카이트의 구조적 특징은 이러한 유형의 화합물이 높은 안정성을 갖고, 따라서 종래 기술에 있어서 안정성이 불량한 폭발물에 의해 초래되는 안정성 문제를 극복한다; 동시에 상기 화합물은 에너지-함유 기가 풍부하고, 또한 이러한 산화성 에너지-함유 음이온과 환원성 유기 양이온이 공간적으로 이격되어 정렬되는 특징으로 인해, 그 구조 특징은 이러한 유형의 화합물이 우수한 순간 에너지를 갖게 한다. 결과물인 3 차원 구조는 상기 화합물이 에너지-함유 물질이 되게 할 뿐만 아니라, 일부 종래의 에너지-함유 물질에서의 단점을 극복할 수 있게 한다.

Description

에너지-함유 물질로서의 화합물의 유형의 용도{USE OF TYPE OF COMPOUNDS AS ENERGETIC MATERIALS}

본 발명은 에너지성 물질 분야에 관한 것으로서, 구체적으로, 에너지성 물질로서의 페로브스카이트형(perovskite type) 화합물의 용도에 관한 것이다.

에너지성 화합물(energetic compound)은 높은 에너지 밀도를 갖는 폭발성 물질이다. 가장 초기의 에너지성 물질은 9 세기에 출현한 중국의 흑색 화약으로, 황, 질산칼륨, 목탄 가루를 혼합하여 만들어졌지만, 효과가 떨어지고 성능이 불안정했다. 근대에 이르러, 니트로글리세린이 의약품으로 처음 발견되었으며, 후속적인 생산 과정에서 인간은 이것이 강력한 폭약임을 발견하였다. 니트로글리세린의 성능은 흑색 화약보다 훨씬 뛰어나지만, 민감도가 높아, 생산 및 운송에 매우 위험했다. 알프레드 베른하드 노벨은 끊임없는 생산과 연구에서 규조토가 니트로글리세린을 흡착할 수 있음을 발견했다. 비록 일정한 폭발 성능은 희생시켰지만, 효과적으로 제품의 안전성을 향상시킴으로써, 니트로글리세린은 산업 응용 분야에 성공적으로 도입되었다. 현대 사회에 진입한 후, 니트로글리세린보다 높은 성능을 가진 폭약이 지속적으로 발견되어 사용되고 있다. 잘 알려진 TNT(trinitrotoluene)와 TNT보다 폭발성이 더욱 강한 RDX 및 HMX와 같은 유기 에너지성 물질은 전 세계 국가의 무기 및 탄약에서 널리 발견된다. 최근 몇 년 동안, 보다 우수하지만 값비싸고 복잡한 유기 폭약인 헥사니트로헥사아자이소브르치탄(hexanitrohexaazaisowurtzitane)(CL-20)의 공업화 과정이 중국 과학자들에 의해 연구되어, 중국의 군수 탄약 교체 전망이 촉진되었다. 최근에는 에너지성 유기 리간드(ligand)를 가진 일부 금속 유기 골격 화합물이 많은 주목을 받았다(예: Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 14031, Chem. Eur. J. 2013, 19, 1706). 이 화합물은 차세대 폭발물 개발의 중요한 방향으로 여겨지는 제어 가능성과 이론적인 계산에 의해 표시되는 높은 열 성능의 풍부한 리간드를 가지고 있다.

현대 폭약의 개발 과정에서 다양한 폭약은 성능 향상이 존재하는 동시에 불가피한 자체 결함도 존재한다. 예를 들면, 폭발성 과염소산칼륨은 플래시 폭탄 산소 부스터로 사용되었지만, 충격 민감도가 높고, 운송 중에 폭발하기 쉬워 최종적으로 사용이 포기되었다("High Energy Materials: Propellants, Explosives and Pyrotechnics" 347페이지 참조, Jai Prakash Agrawal 편저, Wiley-VCH 출판사, 2010). 기존의 유기 에너지성 물질과 아직 기초 연구 단계에 있는 금속 유기 구조체 에너지성 물질은, 비록 우수한 폭발성 특성이 있지만, 대부분 합성 과정이 복잡하고, 단계가 많으며, 상대적으로 비싸고, 안정성이 낮고, 충격, 마찰 등에 민감한 등 많은 단점이 있어, 실용화되기가 쉽지 않다. 따라서, 저비용, 고에너지 밀도, 저민감도(높은 안전성) 등의 장점을 구비한 저민감도 고에너지성 물질을 어떻게 설계하고 합성할 것인가에 대해, 에너지성 물질 분야 분야에서 끊임없이 추구되고 있다.

본 발명의 제1 목적은 새로운 에너지성 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 양호한 안전 성능을 구비한 에너지성 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 폭발 성능이 양호한 에너지성 물질을 제공하는 것이다.

본 발명의 제4 목적은 에너지 밀도가 높은 에너지성 물질을 제공하는 것이다.

에너지성 물질 분야에서, 본 발명은 최초로 페로브스카이트형 화합물을 에너지성 물질로서 응용하였으며, 또한 페로브스카이트형 화합물을 에너지성 물질로 사용할 때 특히 적합한 성능을 구비한다는 것을 획기적으로 발견하였했다.

상기 페로브스카이트형 화합물은 예를 들면 ClO₄ 에너지성 기와 같은 에너지성 기를 구비한다. 이러한 에너지성 물질은 폭약으로 사용될 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 추진체, 로켓 연료 또는 안전 에어백의 가스 발생제로도 사용될 수 있다

페로브스카이트형 화합물은 티탄산칼슘(CaTiO₃)과 유사한 결정 구조를 갖는 고체 화합물을 가리키며, 이들은 동일한 화학 구조식 ABX₃을 구비한다. 여기서, A와 B는 서로 다른 크기의 양이온이고, X는 음이온이며; 그 이상적인 구조는 고도의 대칭적인 입방정계에 속하며, 구조적 특징으로, 각 B 위치 양이온은 인접한 6 개의 X 음이온과 연결되어 있고, 각 X 음이온은 인접한 2개의 B 위치 양이온과 연결되고, 또한 입방정계 격자 형상 유닛으로 구성되는 3 차원 음이온 구조체를 형성하며; A 위치 양이온은 이들 입방정계 격자 유닛의 구멍에 채워진다. 여기서, A는 적어도 하나의 양이온이고, B는 적어도 하나의 양이온이고, X는 적어도 하나의 음이온이다. 페로브스카이트가 하나 이상의 A 양이온을 포함 할 때, 상이한 A 양이온은 규칙적 또는 불규칙적인 방식으로 A 위치점에 분포될 수 있다. 페로브스카이트가 하나 이상의 B 양이온을 포함할 때, 상이한 B 양이온은 규칙적 또는 불규칙적인 방식으로 B 위치점에 분포될 수 있다. 페로브스카이트가 하나 이상의 X 음이온을 포함할 때, 상이한 X 음이온은 규칙적 또는 불규칙적인 방식으로 X 위치점에 분포될 수 있다.

현재, 페로브스카이트형 화합물은 일반적으로 강유전체 재료, 광전지 재료, 전자기 재료 등으로서 연구되고 응용된다.

본 발명의 발견으로, A 양이온이 B 양이온보다 큰 페로브스카이트형 화합물에서, X는 에너지성 음이온 기이고, 이에 의해 형성된 입체 구조는 화합물이 에너지성 물질의 효과를 가져올 수 있도록 하는 동시에, 에너지성 물질이 가지고 있는 단점을 극복하게 한다. 예를 들면, 페로브스카이트형의 구조적 특성이 이러한 화합물을 보다 안정하게 만들고, 안정성이 낮아 발생하는 종래 기술의 폭약의 불안정성을 극복하며; 동시에, 에너지성 기를 풍부하게 함유하고 또한 이들 산화성 에너지성 음이온과 환원성 유기 양이온이 공간에서 배열되는 구조적 특성으로 인해, 폭발 시 이들 화합물에게 양호한 순간 에너지를 제공한다고 발명자는 추정하고 있다. 보관 중의 저감도 특성과 폭발 시의 순간 에너지 폭발 특성의 이러한 두 가지 모순되는 특징은 페로브스카이트형 공간 입체 구조로 인해 하나로 결합되어, 이들 화합물을 저감도 고성능 폭약과 같은 에너지성 물질로 사용하기에 적합하게 만든다.

에너지성 리간드는 폭발성을 구비한 리간드를 가리킨다. 그러나 폭발성 리간드를 포함한 모든 화합물이 폭발성을 구비하는 것은 아니다. 하나의 화합물이 폭발성을 구비하는지 여부는 어떤 단일 리간드가 아닌 전체 분자 구조에 달려 있다("폭약학" 3 페이지 참조, Zhang Huazhu, Beijing: 무기공업출판사, 2004). 일반적인 폭발성 리간드는 ClO₃ ^-, ClO₄ ^-, NO₃ ^-, ONC^-, N(NO₂)₂ ^-, 아조 리간드, 아지드 이온 및 니트로 리간드이다.

본 발명의 X는 적어도 하나의 음이온 에너지성 리간드이며, 선택적으로 상기 X는 산화성 음이온 에너지성 리간드이고, 바람직하게는 1가 음이온 에너지성 리간드이며, 더 바람직하게는 1가의 할로겐 함유 에너지성 리간드이다.

일부 구현예에서, 상기 음이온 에너지성 리간드(X)는 ClO₄ ^-, BrO₄ ^-, IO₄ ^-, ONC^-, NO₃ ^-, N(NO₂)₂ ^- 중의 1개, 2개 또는 그 이상일 수 있다.

일부 바람직한 구현예에서, 음이온 에너지성 리간드(X)는 ClO₄ ^-, BrO₄ ^-, IO₄ ^- 중의 1개, 2개 또는 그 이상일 수 있다.

본 발명의 A는 적어도 하나의 유기 양이온이고; 특히 A는 환원성 유기 양이온이다.

바람직하게는, A는 적어도 하나의 질소 함유 유기 양이온이고;

바람직하게는, A는 적어도 하나의 질소 함유 헤테로시클릭 유기 양이온이고;

더 바람직하게는, A는 적어도 하나의 질소 함유 6원 고리 헤테로시클릭 유기 양이온이고;

선택적 구현예로서, 상기 A는 다음의 유기물이 양자화된 후 형성된 유기 양이온 및 그들의 유도체 중의 1개, 2개 또는 그 이상이다: 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 피라진, 피페라진, 3-아미노피롤리딘, 이미다졸린, 아미노-트리아졸, 아미노-테트라졸, 에탄디아민, 시아노구아니딘, 페닐렌디아민, 1,5-디아미노펜탄, 시클로헥산디아민 등.

선택적인 실시 방식으로서, A는 아래의 유기 양이온 모체 및 그들의 유도체 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며;

더 바람직하게는, A는 아래의 유기 양이온 모체 및 그들의 유도체 중에서 선택되는 1개, 2개 또는 그 이상이며;

A 성분의 유기 양이온의 유도체는 유기 양이온 바디(body) 중의 수소 원자가 동시에 또는 상이하게 치환 리간드(들)로 치환된 것이며, 통상의 치환 리간드는 메틸, 에틸, 이소프로필, tert-부틸, 히드록실, 카르보닐, 카르복실, 할로겐, 설피드릴, 퍼옥실, 아조 리간드, 니트릴 등이 있다.

본 발명의 B는 적어도 하나의 1가 양이온이다.

선택적인 실시 방식으로서, B는 아래 양이온 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이다:

알칼리 금속 이온, NH₄ ⁺.

상기 알칼리 금속 이온은 바람직하게 Na⁺, K⁺, Rb⁺, Cs⁺ 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이다.

바람직하게는, A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane-1,4-diium), 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 및 그들의 유도체 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며; 더 바람직하게는, A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 및 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰과 같은 유기 양이온 중에서 선택된 1개 또는 2개이며;

바람직하게는, B는 Na⁺, K⁺, NH₄ ⁺ 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며; 더 바람직하게는, B는 Na⁺, NH₄ ⁺ 중에서 선택된 1개 또는 2개이며; 더 바람직하게는, B는 NH₄ ⁺ 이며;

더 바람직하게는, X는 ClO₄ ^-, IO₄ ^-, NO₃ ^- 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며; 더 바람직하게는, X는 ClO₄ ^-, NO₃ ^- 중에서 선택된 1개 또는 2개, 또는 ClO₄ ^-, IO₄ ^- 중에서 선택된 1개 또는 2개이며; 더 바람직하게는, X는 ClO₄ ^- 이다.

보다 바람직한 구현예로서, 본 발명의 ABX₃에서;

A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 피라진-1,4-디윰, 피페라진-1,4-디윰, 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 및 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰과 같은 유기 양이온 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며;

B는 Na⁺, K⁺, Rb⁺, NH₄ ⁺ 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며;

X는 ClO₄ ^-, NO₃ ^-, IO₄ ^- 중에서 선택된 1개, 2개 또는 3개이며; 더 바람직하게는, X는 ClO₄ ^-, IO₄ ^- 중에서 선택된 1개 또는 2개, 또는 ClO₄ ^-, NO₃ ^- 중에서 선택된 1개 또는 2개이다.

보다 바람직한 구현예로서, 본 발명의 ABX₃에서;

A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 및 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰과 같은 유기 양이온 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며;

X는 ClO₄ ^-, NO₃ ^- 중에서 선택된 1개 또는 2개, 또는 ClO₄ ^-, IO₄ ^- 중에서 선택된 1개 또는 2개이며; 더 바람직하게는, X는 ClO₄ ^- 이다.

보다 바람직한 구현예로서, 본 발명의 ABX₃에서;

A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 및 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰과 같은 유기 양이온 중에서 선택된 1개 또는 2개이며;

보다 바람직한 구현예로서, 본 발명의 ABX₃에서;

B는 Na⁺, K⁺, NH₄ ⁺ 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며;

가장 바람직한 구현예로서, 본 발명의 ABX₃에서;

A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰과 같은 유기 양이온이며;

B는 Na⁺, NH₄ ⁺ 중에서 선택된 1개 또는 2개이며;

X는 ClO₄ ^-, NO₃ ^-중에서 선택된 1개 또는 2개, 또는 ClO₄ ^-, IO₄ ^- 중에서 선택된 1개 또는 2개이며; 더 바람직하게는, X는 ClO₄ ^- 이다.

특별한 구현예로서, 본 발명의 ABX₃에서; A 및 X는 상기 언급한 어느 하나의 가능한 선택에서 선택되며, B는 NH₄ ⁺ 이며;

더욱 구체적인 특별한 구현예로서,

A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 피라진-1,4-디윰, a 피페라진-1,4-디윰, 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰과 같은 유기 양이온 및 그들의 유도체 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며;

X는 ClO₄ ^-, BrO₄ ^-, IO₄ ^- 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며;

B는 NH₄ ⁺ 이며;

B가 NH₄ ⁺ 일 때, 화합물은 완전 폭발되면 금속염 고체 물질을 남기지 않고, 몰 당 생성되는 기체는 15.25 몰에 달할 수 있다. 이러한 성질은 폭약, 로켓 연료, 추진제 및 안전 에어백의 가스 발생제로서 유리하다. 특히 로켓 연료와 같이 높은 가스 발생량이 요구되는 응용 영역에 적합하다.

다른 하나의 특별한 구현예로서, 본 발명의 ABX₃에서; A 및 X는 상기 언급한 어느 하나의 가능한 선택에서 선택되며, B는 Na⁺ 이며;

더 구체적인 특별한 구현예로서,

A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 피라진-1,4-디윰, 피페라진-1,4-디윰, 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰과 같은 유기 양이온 및 그들의 유기체 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며;

B는 Na⁺ 이며;

그 중, 더 바람직하게는, A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰이고, X는 ClO₄ ^- 이고, B는 Na⁺ 이다.

B가 Na⁺ 일 때, 그 특별한 장점은 다음과 같다: 이론적으로 말하면, B로 K⁺ 가 선택되는 것과 비교하여, 그 밀도는 낮아지며, 일반적으로 낮아진 밀도 ρ는 에너지성 물질의 성능을 저하시킬 것이라고 여겨진다(에너지성 물질의 폭발 속도 D와 폭발 압력 P에 대한 Kamlet-Jacob 방정식: D＝1.01Φ¹ ^/2(1+1.30ρ), P＝1.558Φρ², 그 중 Φ＝31.68N(MQ)¹ ^/2, N은 물질의 단위 질량 당 생성된 기체의 몰수, M은 생성물 기체의 평균 몰 질량, Q는 물질 단위 질량 당 방열량임. 따라서, 폭발 속도와 폭발 압력에 대한 밀도의 영향은 정비례 관계되며, 폭발 압력에 대한 영향은 제곱 지수의 관계임). 그러나, 에너지성 물질로서 사용될 때, 경질 나트륨 이온의 사용이 물질 밀도를 감소시켜 물질의 폭발 속도 및 폭발 압력에 부정적인 영향을 미친다는 것을 간단 명료하게 예측했지만, 실험 및 이론의 계산은 나트륨 이온을 사용하면 오히려 성능 측면에서 더 나은 결과를 얻을 수 있음을 나타내는 것을 본 발명자들은 발견하였다(실시예 1 참조). 예를 들면, DAP-1 (실시예 1 참조, 페로브스카이트형 화합물의 B는 Na⁺)은 DAP-2(실시예 2 참조, 페로브스카이트형 화합물의 B는 K⁺)와 비교하여, 단위 질량의 열량이 증가하고, 단위 질량 당 발생하는 기체의 몰 량도 증가하여, DAP-1의 폭발 속도와 폭발 압력의 이론적 예측 값이 오히려 DAP-2의 이론적 예측 값보다 높았다. 또한, DAP-1의 원료인 과염소산나트륨은 DAP-2의 원료인 과염소산칼륨보다 극성 용매에서 쉽게 용해되기 때문에, DAP-1의 합성에 필요한 용매는 DAP-2의 합성에 필요한 용매보다 훨씬 적으므로, 실험 및 생산에서, 그리고 DAP-1 합성이 보다 편리하다. DAP-1은 고성능 에너지 폭약 및 추진제 영역의 응용에서 DAP-2보다 더 적합할 수 있다.

다른 하나의 특별한 구현예로서, 본 발명의 ABX₃에서; A 및 B는 상기 언급한 어느 하나의 가능한 선택에서 선택되며, X는 NO₃ ^- 이며;

더 구체적인 특별한 구현예로서,

A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 피라진-1,4-디윰, 피페라진-1,4-디윰, 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰과 같은 유기 양이온 및 그들의 유도체 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며;

X는 NO₃ ^- 이다;

X가 NO₃ ^- 일 때, 화합물은 할로겐 원소를 함유하지 않고, 폭발 후 할로겐화 수소 가스를 발생하지 않고, 특성 신호를 낮추고, 환경 오염을 낮춘다. 이 성질은 특히 저 특성 신호의 추진제 또는 로켓 연료와 같은 저 특성 신호의 응용 영역에 적합하다.

ABX₃은 A 성분, B 성분 및 X 성분을 임의 순서로 액상 반응계에 넣고 반응시키며; 액상 반응계는 바람직하게는 A 성분, B 성분 및 X 성분을 용해할 수 있는 극성 용매이다. 또는 알려진 합성 방법에 따라 수득한다. 반응 온도는 특별히 제한이 없으며, 예를 들면, 0∼100℃의 넓은 범위에서 조절한다.

하나의 실시 방안으로 본 발명은 그 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은 아래의 단계를 포함한다:

1) A 성분을 극성 용매에 넣은 후, X 성분을 넣고, 균일하게 교반하는 단계;

2) B 성분을 극성 용매에 용해하는 단계;

3) 단계 1)에서 수득된 용액과 단계 2)에서 수득된 용액을 혼합하고, 충분히 교반하고, 여과하고, 에탄올로 세척 및 여과하고, 진공으로 건조하여, 백색 분말 형상의 에너지성 물질을 수득하는 단계.

상기 A 성분은 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 또는 그 유도체, 피라진 또는 그 유도체, 피페라진 또는 그 유도체, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1-옥사이드 또는 그 유도체, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1,4-디옥사이드 또는 그 유도체, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰을 함유하는 유기염 또는 그 유도체, 피라진-1,4-디윰을 함유하는 유기염 또는 그 유도체, 피페라진-1,4-디윰을 함유하는 유기염 또는 그 유도체, 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰을 함유하는 유기염 또는 그 유도체, 및 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰을 함유하는 유기염 또는 그 유도체 중 적어도 1개이다.

바람직하게는, 상기 B 성분의 양이온은 알칼리 금속 이온, NH₄ ⁺ 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이며; B 성분은 암모늄 염, 나트륨 염, 칼륨 염, 루비듐 염, 세슘 염, 암모늄 알칼리, 나트륨 알칼리, 칼륨 알칼리, 루비듐 알칼리 및 세슘 알칼리 중에서 선택된 적어도 1개이다.

상기 X 성분은 할로겐 함유 에너지성 산 및 할로겐 함유 에너지성 염 중에서 선택된 적어도 1개이다.

상기 극성 용매는 물, 에탄올 및 메탄올 중에서 선택된 1개, 2개 또는 그 이상이다.

비제한적 예로서, 상기 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰을 함유하는 유기염은 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄의 염산염이며;

상기 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰의 유도체를 함유하는 유기염은 2-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄의 염산염, 2-카르보닐-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄의 염산염 및 2-메틸-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄의 염산염 중 적어도 하나이며;

상기 피라진-1,4-디윰을 함유하는 유기염은 피라진의 염산염이며;

상기 피라진-1,4-디윰의 유도체를 함유하는 유기염은 2-히드록시-피라진의 염산염 및 2-메틸-피라진의 염산염 중 적어도 하나이며;

상기 피페라진-1,4-디윰을 함유하는 유기염은 피페라진의 염산염이며;

상기 피페라진-1,4-디윰의 유도체를 함유하는 유기염은 2-히드록시-피페라진의 염산염 및 2-메틸-피페라진의 염산염 중 적어도 하나이며;

상기 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰을 함유하는 유기염은 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1-옥사이드의 염산염이며;

상기 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰의 유도체를 함유하는 유기염은 2-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1-옥사이드의 염산염 및 2-카르보닐-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1-옥사이드의 염산염 중 적어도 하나이며;

상기 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰을 함유하는 유기염은 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1,4-디옥사이드의 염산염이며;

상기 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰의 유도체를 함유하는 유기염은 2-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1,4-디옥사이드의 염산염 및 2-카르보닐-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1,4-디옥사이드의 염산염 중 적어도 하나이며;

상기 암모늄 염은 과염소산암모늄, 테트라플루오로붕산암모늄, 과요오드산암모늄, 과레늄산암모늄, 탄산암모늄, 질산암모늄, 인산암모늄, 염화암모늄 및 불화암모늄 중 적어도 하나이며;

상기 나트륨 염은 과염소산나트륨, 테트라플루오로붕산나트륨, 과요오드산나트륨, 과레늄산나트륨, 탄산나크륨, 질산나트륨, 인산나트륨, 염화나트륨 및 불화나트륨 중 적어도 하나이며;

상기 칼륨 염은 과염소산칼륨, 테트라플루오로붕산칼륨, 과요오드산칼륨, 과레늄산칼륨, 탄산칼륨, 질산칼륨, 인산칼륨, 염화칼륨 및 불화칼륨 중 적어도 하나이며;

상기 루비듐 염은 과염소산루비듐, 테트라플루오로붕산루비듐, 과요오드산루비듐, 과레늄산루비듐, 탄산루비듐, 질산루비듐, 인산루비듐, 염화루비듐 및 불화루비듐 중 적어도 하나이며;

상기 세슘 염은 과염소산세슘, 테트라플루오로붕산세슘, 과요오드산세슘, 과레늄산세슘, 탄산세슘, 질산세슘, 인산세슘, 염화세슘 및 불화세슘 중 적어도 하나이다.

상기 암모늄 알칼리는 암모니아수이며;

상기 나트륨 알칼리는 수산화나트륨이며;

상기 칼륨 알칼리는 수산화칼륨이며;

상기 루비듐 알칼리는 수산화루비듐이며;

상기 세슘 알칼리는 수산화세슘이며;

바람직하게는, 상기 X 성분은 과염소산염 라디칼 함유 물질이다. 예를 들면, 바람직하게 과염소산이다.

상기 극성 용매는 물, 에탄올 및 메탄올 중 적어도 하나이다.

일부 구현예에서, 페로브스카이트형 화합물 ABX₃이 과염소산염 라디칼을 함유할 때, 상기 과염소산염 라디칼의 적외선 흡수 스펙트럼 특성 피크는 1070∼1100 cm^-1 및 617∼637 cm^-1에 위치하며;

페로브스카이트형 화합물 ABX₃이 질산염 라디칼을 함유할 때, 상기 질산염 라다칼의 적외선 흡수 스펙트럼 특성 피크는 1375∼1390 cm^-1 및 845∼860 cm^-1에 위치하며;

입방정계일 때, 분말 X선 회절 패턴의 특성 피크가 위치하는 2θ 각은 약 12.1±0.70°, 21.1±1.00° 및 24.4±1.20°이고; 추가적으로, 분말 X선 회절 패턴의 특성 피크가 위치하는 2θ 각은 약 12.1±0.70°, 21.1±1.00°, 24.4±1.20°, 27.4±1.30° 및 36.57±0.88°이며; 또는

단사정계일 때, 분말 X선 회절 패턴의 특성 피크가 위치하는 2θ 각은 약 12.6±0.5°, 21.7±0.5°, 22.4±0.5°, 22.7±0.5°, 25.4±0.5° 및 26.8±0.5°이고; 추가적으로, 분말 X선 회절 패턴의 특성 피크가 위치하는 2θ 각은 약 12.6±0.5°, 21.7±0.5°, 22.4±0.5°, 22.7±0.5°, 25.4±0.5°, 26.8±0.5°, 27.2±0.5°, 37.7±0.5°, 38.4±0.5° 이며; 또는

6방정계일 때, 분말 X선 회절 패턴의 특성 피크가 위치하는 2θ 각은 약 17.7±0.5°, 20.4±0.5°, 23.9±0.5°, 24.8±0.5°, 29.7±0.5° 및 30.5±0.5°이고; 추가적으로, 분말 X선 회절 패턴의 특성 피크가 위치하는 2θ 각은 약 10.3±0.5°, 17.7±0.5°, 20.4±0.5°, 23.9±0.5°, 24.8±0.5°, 27.0±0.5°, 29.7±0.5°, 30.5±0.5°, 32.2±0.5°, 37.0±0.5° 이다.

본 발명은 다음과 같은 특출한 유익한 효과를 구비한다:

(1) 본 발명의 에너지성 화합물은 폭발성이 높고, 에너지 밀도가 높고, 이론 폭발 열량은 1.53 kcal/g에 달하고, 결정 밀도는 1.8∼2.3 g/cm³의 범위에 있으며, 상응하는 에너지 밀도는 3.11 kcal/cm³에 달한다;

(2) 본 발명의 에너지성 화합물은 폭발 속도는 높고, Kamlet-Jacob 공식에 따라 계산하면, 이론적 폭발 속도는 8.85km/s에 달할 수 있다.

(3) 본 발명의 에너지성 화합물은 폭발 압력은 높고, Kamlet-Jacob 공식에 따라 계산하면, 이론적 폭발 압력은 37.3 GPa에 달할 수 있다;

(4) 본 발명의 에너지성 화합물은 양호한 안전성을 가지며, 충격 민감도, 마찰 및 정전기 민감도가 매우 낮고, 열 민감도 폭발점 온도가 340℃에 달할 수 있다;

(5) 본 발명의 에너지성 화합물은 휘발성이 없고, 분해 없이 장기간 보존 가능하고, 흡습성이 없다;

(6) 본 발명의 에너지성 화합물은 실온 결정성이 단일하고, 저렴하고 용이하게 원재료를 제조할 수 있고, 제조 공정이 간단하고, 안전하게 다량으로 제조할 수 있다.

도 1은 에너지성 화합물 DAP-1의 구조 개략도이다.
도 2는 실시예 1 내지 7에 따른 에너지성 화합물의 분말 X선 회절 패턴이다.
도 3은 실시예 1에 따른 에너지성 화합물 DAP-1의 적외선 스펙트럼이다.
도 4는 실시예 1에 따른 에너지성 화합물 DAP-1의 열중량 분석 그래프이다.
도 5는 실시예 1에 따른 에너지성 화합물 DAP-1의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 6은 실시예 2에 따른 에너지성 화합물 DAP-2의 열중량 분석 그래프이다.
도 7은 실시예 2에 따른 에너지성 화합물 DAP-2의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 8은 실시예 3에 따른 에너지성 화합물 DAP-3의 열중량 분석 그래프이다.
도 9는 실시예 3에 따른 에너지성 화합물 DAP-3의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 10은 실시예 4에 따른 에너지성 화합물 DAP-4의 열중량 분석 그래프이다.
도 11은 실시예 4에 따른 에너지성 화합물 DAP-4의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 12는 실시예 5에 따른 에너지성 화합물 DAP-O22의 열중량 분석 그래프이다.
도 13은 실시예 5에 따른 에너지성 화합물 DAP-O22의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 14는 실시예 7에 따른 에너지성 화합물 DAP-O24의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 15는 실시예 8에 따른 에너지성 화합물 PAP-1의 분말 X선 회절 패턴이다.
도 16은 실시예 8에 따른 에너지성 화합물 PAP-1의 열중량 분석 그래프이다.
도 17은 실시예 8에 따른 에너지성 화합물 PAP-1의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 18은 실시예 9에 따른 에너지성 화합물 PAP-4의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 19는 실시예 10에 따른 에너지성 화합물 DAN-2의 분말 X선 회절 패턴이다.
도 20은 실시예 10에 따른 에너지성 화합물 DAN-2의 적외선 스펙트럼이다.
도 21은 실시예 10에 따른 에너지성 화합물 DAN-2의 열중량 분석 그래프이다.
도 22는 실시예 10에 따른 에너지성 화합물 DAN-2의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.
도 23은 실시예 11에 따른 에너지성 화합물 DAN-4의 분말 X선 회절 패턴이다.
도 24는 실시예 11에 따른 에너지성 화합물 DAN-4의 열중량 분석 그래프이다.
도 25는 실시예 11에 따른 에너지성 화합물 DAN-4의 시차 주사 열량 분석 그래프이다.

본 발명자들은 에너지성 기를 구비하는 일련의 페로브스카이트형 화합물을 설계하고, 또한 최초로 새로운 유형의 고성능 폭발물로서 그들을 에너지성 영역에 사용하는 전망에 대하여 관련 실험 연구를 진행하였다. 본 발명에서 발명자들은 에너지성 리간드(ABX₃, 이하의 실시예에서 'DAP'에 대응되며, 별도로 번호를 부여함)를 갖는 페로브스카이트형 에너지성 화합물을 제안하고, 실험 및 계산을 통해 그 에너지 밀도와 폭발 성능이 현존 고성능 군사용 폭약 RDX 및 HMX와 비교 될 수 있으며, 또한 안전성이 우수하고, 휘발성이 없고, 수분 흡수성이 없고, 저렴하여 구입하기 쉽고, 합성 과정이 간단하여, 에너지성 분야에서 실용 가치를 구비하는 새로운 유형의 에너지성 화합물이라는 점을 밝혔다.

ABX₃의 합성은 본 발명의 합성 방법에 따라 진행 될 수 있으며, Z M. Jin 등이 공개한 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂)[K(ClO₄)₃]의 합성 방법(Z M. Jin, Y. J. Pan, X. F. Li, M. L. Hu, L. Shen, Journal of Molecular Structure, 2003, 660, 67)을 참조할 수도 있다.

ABX₃ 중의 X는 적어도 하나의 음이온 에너지성 리간드이다. 에너지성 리간드란 폭발성을 구비하는 리간드를 의미하다. 일반적인 폭발성 리간드는 ClO₃ ^-, ClO₄ ^-, IO₄ ^-, NO₃ ^-, ONC^-, 아조 리간드, 아지드 이온, 니트릴 등을 포함하며, 이에 한정되지는 않는다.

예를 들면, ABX₃에서 X는 하나 또는 복수의 이온을 포함 할 수 있다. 예를 들어 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 …… 등의 X 이온이 동시에 존재할 수 있다. A 및 B에 대해서도 마찬가지이다. 페로브스카이트가 복수의 A 양이온을 포함 할 때, 상이한 A 양이온은 규칙적 또는 불규칙적인 방식으로 A 위치점에 분포될 수 있다. 페로브스카이트가 복수의 B 양이온을 포함 할 때, 상이한 B 양이온은 규칙적 또는 불규칙적인 방식으로 B 위치점에 분포될 수 있다. 페로브스카이트가 복수의 X 음이온을 포함할 때, 상이한 X 음이온은 규칙적 또는 불규칙인 방식으로 X 위치점에 분포될 수 있다.

이러한 특성에 기초하여, 본 명세서에서 "X는 적어도 하나의 ...... 리간드/이온", "A는 적어도 하나의 ...... 리간드/이온", "B는 적어도 하나의 ...... 리간드/이온", "X는 …… 에서 선택된", "A는 …… 에서 선택된", "B는 …… 에서 선택된" 등은, 예를 들면, X의 경우, ABX₃의 3 차원 구조체에서, 복수의 X 위치점을 포함하고, 각 X 위치점은 하나의 이온으로 구성되며, 3 차원 구조체에서, 복수의 X 위치점은 동일한 이온으로 구성되거나 또는 상이한 다른 복수의 이온으로 구성될 수 있으며, 상이한 이온으로 구성되는 경우, 적어도 일부 위치점(또는 대부분의 위치점)에 존재하는 것은 ...... 리간드/이온이라는 것을 이해해야 한다. 이 때, 전체 ABX₃ 3차원 구조체에서, 소수의 위치점에 상기…… 리간드/이온 또는 기타 불순물 이온이 아닌 것이 존재할 수 있지만, 이들 위치점의 수량이 전체 성능에 크게 영향을 미치지 않는 한 배제되지 않는다. 상기 소수의 위치점은, 예를 들어 40%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2% 또는 1%와 같이, 몰수가 50% 이하에 있을 수 있다. A및 B에 대해서도 마찬가지이다.

본 발명은 분말 X선 회절 판정, 단결정 구조 특성 테스트, 적외선 스펙트럼 특성, 열 안정성 특성, 시차 주사 열량 분석(DSC), 민감도 특성, 폭발 열/폭발 압력/폭발 속도 값 계산을 포함하는 다양한 판정 및 특성 방법에 대해 테스트를 진행하였다.

그 중, 실온 조건에서의 분말 X선 회절 데이터는 Cu-Kα 선을 이용한 Bruker D8 Advance 회절 기기를 이용하여 수집하였다. 주사 방식은 θ:2θ 연동, 스텝 스캔, 2θ 스텝 크기는 0.02° 이었다. 단결정 X 선 회절 데이터는 Oxford Gemini S Ultra CCD 회절 기기를 이용하여 수집하였으며, 흑연 모노크로메이터는, Mo-Kα 선을 이용하여, ω 스캔 방식으로 데이터를 수집하였으며, 흡수 보정은 SADABS 프로그램을 이용 하였다. 직접법을 이용하여 분석을 진행한 후, 차액 푸리에 함수법 및 최소 자승법을 이용하여 전체 비 수소 원자의 좌표를 구하고, 마지막으로 최소 자승법으로 구조에 대해 보정을 진행하였다. 화합물의 유기 수소 원자는 이론적인 수소화법을 통해 생성되었다. 계산 작업은 PC에서 Olex² 및 SHELX 프로그램 패키지를 사용하여 수행되었다. 적외선 분광학 데이터는 IR Tensor 27 기기에서 수집하고, 건조된 샘플과 KBr을 압축하여 투명 시트 테스트 샘플로 만들었다. 열중량 분석은 5℃/min의 스캔 속도로, 질소 대기 하에서, TA Q50 기기로 수집하였다. DSC 곡선은 5℃/min의 스캔 속도로, 질소 대기 하에서, TA DSC Q2000 기기로 수집하였다.

민감도 특성은 중화인민공화국 국가군용표준 GJB772A-97에 따라 충격, 마찰 및 열 민감도에 대해 테스트가 수행되었다. 충격 민감도는 601.1 폭발 확률법을 사용하고; 마찰 민감도는 602.1 폭발 확률법을 사용하고; 열 민감도 테스트는 606.1 폭발점 5초 지연법을 사용하였다. 정전기 민감도 테스트는 WJ/T 9038.3-2004 공업용 화약제 테스트 방법 제 3 부: 정적 스파크 민감도 테스트를 사용하였다.

실온에서, 적외 흡수 스펙트럼에서 과염소산염 라디칼 리간드의 특성 피크는 1070∼1100 cm^-1(비대칭 신축 진동에 대응됨) 및 617∼637 cm^-1 (비대칭 굴곡 진동에 대응됨)에 있으며; 적외선 흡수 스펙트럼에서 질산염 라디칼 리간드의 특성 피크는 1375∼1390 cm^-1 (비대칭 신축 진동에 대응됨) 및 845∼860 cm^-1 (비대칭 굴곡 진동에 대응됨)에 있다.

하나의 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로서 사용되는 화합물은 (C₆H₁₄N₂)[Na(ClO₄)₃](DAP-1로 표시함)이며, 상기 화합물은 223K에서 입방정계의 Pa-3 공간군에서 결정화된다. 단위 셀의 길이는 14.1537(1)ㅕ이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 12.3±0.5°, 21.5±0.5°, 24.9±0.5°, 27.9±0.5°, 35.6±0.5°, 37.2±0.5°인 위치에서 발생한다. 열 안정성 분석의 결과에 따르면 그 폭발 온도는 360℃까지 높아질 수 있고; 시차 주사 열량 분석 결과 360℃에서 분해 방출되는 열량은 4398 J/g이며; 안전 성능 특성 결과, 중국군 표준 하에서, DAP-1은 충격 민감도, 마찰 민감도 및 정적 스파크 민감도 테스트에서 모두 둔감한 것으로 나타났다. 독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 표준 하에서, DAP-1의 충격 민감도는 약 17J이고, 마찰 민감도는 약 36N이었다. DAP-1의 폭발점은 340℃(5초 지연 법)에 달했다. 밀도 함수 DFT 이론에 따라 얻어진 에너지성 화합물의 폭발 열, 폭발 속도 및 폭발 압력은 각각 1.53 kcal/g, 8.85 km/s 및 37.31 GPa 였다.

다른 하나의 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₆H₁₄N₂)[K(ClO₄)₃](DAP-2로 표시됨)이며, 상기 화합물은 223K에서 입방정계의 Pa-3 공간군에서 결정화된다. 단위 셀 길이는 14.2910(1)Å 이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 12.15±0.5°, 21.27±0.5°, 24.63±0.5°, 27.64±0.5°, 35.20±0.5°, 36.89±0.5°인 위치에서 발생한다. 열 안정성 분석의 결과에 따르면 그 폭발 온도는 362℃까지 높아질 수 있고; 시차 주사 열량 분석 결과 377℃에서 분해 방출되는 열량은 4076 J/g이며; 안전 성능 특성 결과, 독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 표준 하에서, DAP-2의 충격 민감도는 약 16J이고, 마찰 민감도는 약 42N이었다. 밀도 함수 DFT 이론에 따라 얻어진 에너지성 화합물의 폭발 열, 폭발 속도 및 폭발 압력은 각각 1.46 kcal/g, 8.64 km/s 및 35.73 GPa 였다.

다른 하나의 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₆H₁₄N₂)[Rb(ClO₄)₃](DAP-3로 표시됨)이며, 상기 화합물은 223K에서 입방정계의 Pa-3 공간군에서 결정화된다. 단위 셀 길이는 14.453(2)ㅕ 이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 12.0±0.5°, 21.0±0.5°, 24.3±0.5°, 27.3±0.5°, 34.7±0.5°, 36.4±0.5°인 위치에서 발생한다. 열 안정성 분석의 결과에 따르면 그 폭발 온도는 343℃까지 높아질 수 있고; 시차 주사 열량 분석 결과 369℃에서 분해 방출되는 열량은 3797 J/g이며; 안전 성능 특성 결과, 독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 표준 하에서, DAP-3의 충격 민감도는 약 22J이고, 마찰 민감도는 약 28N이었다. 밀도 함수 DFT 이론에 따라 얻어진 에너지성 화합물의 폭발 열, 폭발 속도 및 폭발 압력은 각각 1.33 kcal/g, 8.43 km/s 및 35.14 GPa 였다.

다른 하나의 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₆H₁₄N₂)[NH₄(ClO₄)₃](DAP-4로 표시됨)이며, 상기 화합물은 223K에서 입방정계의 Pa-3 공간군에서 결정화된다. 단위 셀 길이는 14.4264(1)ㅕ이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 12.0±0.5°, 21.0±0.5°, 24.4±0.5°, 27.3±0.5°, 34.8±0.5°, 36.5±0.5°인 위치에서 발생한다. 열 안정성 분석의 결과에 따르면 그 폭발 온도는 370℃까지 높아질 수 있고; 시차 주사 열량 분석 결과 364℃에서 분해 방출되는 열량은 5177 J/g이며; 안전 성능 특성 결과, 독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 표준 하에서, DAP-4의 충격 민감도는 약 23J이고, 마찰 민감도는 약 36N이었다.

다른 하나의 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₆H₁₄N₂O₂)[K(ClO₄)₃](DAP-O22로 표시됨)이며, 상기 화합물은 298K에서 입방정계의 Fm-3c 공간군에서 결정화된다. 단위 셀 길이는 14.745(3)ㅕ이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 11.9±0.5°, 20.8±0.5°, 24.1±0.5°, 27.0±0.5°, 34.4±0.5°, 36.1±0.5°인 위치에서 발생한다. 열 안정성 분석의 결과에 따르면 그 폭발 온도는 354℃까지 높아질 수 있고; 시차 주사 열량 분석 결과 358℃에서 분해 방출되는 열량은 5424 J/g이며; 안전 성능 특성 결과, 독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 표준 하에서, DAP-O22의 충격 민감도는 약 11J이고, 마찰 민감도는 약 14N이었다.

다른 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₆H₁₄N₂O)[K(ClO₄)₃](DAP-O12로 표시됨)이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 12.1±0.5°, 21,1±0.5°, 24.4±0.5°, 27.3±0.5°, 34.8±0.5°, 36.5±0.5°인 위치에서 발생한다.

다른 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₆H₁₄N₂O₂)[NH₄(ClO₄)₃](DAP-O24로 표시됨)이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 11.9±0.5°, 20.8±0.5°, 24.0±0.5°, 27.0±0.5°, 34.4±0.5°, 36.0±0.5°인 위치에서 발생한다. 시차 주사 열량 분석 결과 357℃에서 분해 방출되는 열량은 4632 J/g이며; 안전 성능 특성 결과, 독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 표준 하에서, DAP-O24의 충격 민감도는 약 4J이고, 마찰 민감도는 약 32N이었다.

다른 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₄H₁₂N₂)[Na(ClO₄)₃](PAP-1로 표시됨)이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 12.6±0.5°, 21.7±0.5°, 22.4±0.5°, 22.7±0.5°, 25.4±0.5°, 26.8±0.5°, 27.2±0.5°, 37.7±0.5°, 38.4±0.5°인 위치에서 발생한다. 시차 주사 열량 분석 결과 375℃에서 분해 방출되는 열량은 4685 J/g이다.

다른 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₄H₁₂N₂)[NH₄(ClO₄)₃](PAP-4로 표시됨)이다. 시차 주사 열량 분석 결과 356℃에서 분해 방출되는 열량은 3780 J/g이다.

다른 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₆H₁₄N₂)[K(NO₃)₃](DAN-2로 표시됨)이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 12.6±0.5°, 17.9±0.5°, 22.0±0.5°, 25.5±0.5°, 28.6±0.5°, 31.3±0.5°, 36.4±0.5°, 38.7±0.5°, 40.9±0.5°, 43.0±0.5°인 위치에서 발생한다. 시차 주사 열량 분석 결과 177℃에서 분해 방출되는 열량은 1222 J/g이며; 안전 성능 특성 결과, 독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 표준 하에서, DAN-2의 충격 민감도는 약 29J이고, 마찰 민감도는 약 360N보다 컸다.

다른 바람직한 구현예에서, 에너지성 물질로 사용되는 화합물은 (C₆H₁₄N₂)[NH₄(NO₃)₃](DAN-4로 표시됨)이다. 실온에서 상기 화합물의 분말 X선 회절(Cu-Kα 선)은 회절 각도 2θ가 약 10.3±0.5°, 17.7±0.5°, 20.4±0.5°, 23.9±0.5°, 24.8±0.5°, 27.0±0.5°, 29.7±0.5°, 30.5±0.5°, 32.2±0.5°, 37.0±0.5°인 위치에서 발생한다. 시차 주사 열량 분석 결과 170℃에서 분해 방출되는 열량은 1098 J/g이다.

실시예 1

(C₆H₁₄N₂)[Na(ClO₄)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 112.88g을 물 100mL에 넣고, 질량 분율 70%∼72%의 과염소산 용액 360.00g을 추가하고, 상온에서 5 분간 교반하며;

2) 일수화물 과염소산나트륨 140.52g을 물 50mL에 넣고, 상온에서 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하고, 30분간 교반하고, 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂)[Na(ClO₄)₃](번호는 DAP-1)이며, 수율은 약 80%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 2를 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 1에 나타낸 바와 같다.

[표 1] DAP-1의 분말 X선 회절 특성 피크 값

단결정 구조 특성 테스트:

상세한 결정 측정 데이터는 표 2를 참조한다. 3 차원 결정 구조의 개략도는 도 1을 참조한다. 도 1에서 알 수 있듯이, B 위치점의 Na+ 이온은 X 위치의 인접한 6 개의 ClO₄- 음이온과 연결되며, 각 ClO₄- 음이온은 인접한 두 개의 Na+ 이온과 연결되어, 입방체 격자 유닛으로 구성되는 3차원 음이온 구조체를 형성하며; A 위치점의 유기 양이온 1,4-디히드록시-1,4-디아조디시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 (C₆H₁₄N₂ ²⁺)이 각 입방체 격자 유닛의 구멍에 충전된다.

[표 2] DAP-1의 단결정 구조 측정 데이터

DAP-1의 적외선 스펙트럼 특성:

DAP-1의 적외선 스펙트럼은 도 3에 도시된 바와 같다. 도 3에서 알 수 있듯이, 유기 성분의 특성 피크 값은 -CH₂- 기의 신축 진동 피크 3452, 3188, 3055, 3013, 2924, 2795, 2706 cm^-1이고; NH⁺의 신축 진동 피크는 2606 cm^-1이고; 염소산염 라디칼의 특징 피크는 비대칭 신축 진동 1078 cm^-1 및 비대칭 굴곡 진동 627 cm^-1이다.

DAP-1의 열 안정성 특성:

DAP-1의 열중량 곡선은 도 4에 도시된 바와 같다. 도 4에서 알 수 있듯이, 샘플 로딩량이 3.291mg이고, 가열 속도가 5℃/min인 경우, 실시예 1의 에너지성 화합물 DAP-1은 360℃에서 폭발이 발생한다.

DAP-1의 시차 주사 열량 분석:

DAP-1의 DSC 곡선은 도 5와 같다. 도 5에서 알 수 있듯이, 실시예 1의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 DAP-1은 360℃에서 분해되어 다량의 열(약 4398J/g)을 방출한다.

DAP-1의 충격, 마찰, 열 민감도, 정전기 민감도 특성:

GJB772A-97 표준에 따라 충격, 마찰 및 열 민감도 테스트를 진행하였다. 충격 민감도는 601.1 폭발 확률법을 사용하여 측정되며, 테스트에서(10kg 해머 중량, 500mm 낙하 높이), TNT의 폭발 확률은 9/25이고, DAP-1 폭발 확률은 0%이며; 마찰 민감도는 602.1 폭발 확률법을 사용하여 측정되며, 테스트에서(2.45MPa, 80° 스윙 각), PETN의 폭발 확률은 2/25, DAP-1 폭발 확률은 0%이며; 열 민감도 테스트는 606.1 폭발점 5초 지연법을 사용하여 측정되고, DAP-1이 340℃에서 극렬한 폭발을 발생하는 것을 측정하였는데, 이는 DAP-1 폭발점이 340℃임을 나타낸다. 정전기 민감도 시험 방법은 WJ/T 9038.3-2004 공업용 화약제 시험법 제 3 부: 정전기 스파크 감도 이며, 25 mg 시료의 반 발화 전압 V₅₀은 4.77 kV (표준 편차 0.21 kV)이고, 반 발화 에너지 E₅₀은 0.53J이다. 즉, DAP-1의 정전기 스파크 감도는 21.2J이다.

독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 테스트 방법에 따르면, DAP-1의 충격 민감도는 약 17J이고, 마찰 민감도는 약 36N이다.

밀도 함수 이론(DFT)에 의한 에너지성 화합물 DAP-1의 폭발 열, 폭발 압력 및 폭발 속도:

밀도 함수 이론(DFT)을 사용하여 계산(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422)한 DAP-1(분해 엔탈피 ΔH_det)의 분해 발열량은 약 1.53 kcal/g 으로, 현존 에너지성 물질 HMX(1.26kcal/g) 및 RDX(1.27kcal/g)보다 높고; 223K시의 결정 밀도에 따라 환산된 에너지 밀도는 3.11kcal/cm³으로, 현존 에너지성 물질 HMX (2.38kcal/cm³) 및 RDX(2.29 kcal/cm³)보다도 높다. Kamlet-Jacob 공식에 따라 계산한 DAP 화합물의 폭발 속도는 약 8.85 km/s이고, 폭발 압력은 약 37.31 GPa이다. 이는 현존 에너지성 물질(HMX: 폭발 속도 9.10km/s, 폭발 압력 39.50 GPa, RDX: 폭발 속도 8.80 km/s, 폭발 압력 33.80 GPa)과 상응된다.

단위 몰수의 DAP-1에 의해 생성된 기체량:

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소, 할로겐화 수소, 물 및 이산화탄소 등의 기체 상태 물질과, 금속 염화염 및 단일 탄소(산소 원자가 모든 탄소 원자를 이산화탄소로 완전히 전환시키는데 충분하지 않은 경우) 등의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 DAP-1은 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 12 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 3 몰의 단일 탄소와 1 몰의 염화나트륨을 고체 상태로 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄ClO₄)를 충분하게 혼합하는 경우, 1 몰의 DAP-1이 완전히 폭발하면 1몰의 염화나트륨 고체 잔류물이 존재한다.

실시예 2

(C₆H₁₄N₂)[K(ClO₄)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 2.24g을 물 100mL에 넣고, 질량 분율 70%∼72%의 과염소산 용액 5.74g을 추가하고, 상온에서 5 분간 교반하며;

2) 과염소산나트륨 2.77g을 물 100mL에 넣고, 가열 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하고, 30분간 교반하고, 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂)[K(ClO₄)₃](번호는 DAP-2)이며, 수율은 약 90%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 2를 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 3에 나타낸 바와 같다.

[표 3] DAP-2의 분말 X 선 회절 특성 피크 값

단결정 구조 특성 테스트:

상세한 결정 측정 데이터는 표 4를 참조한다.

[표 4] DAP-2의 단결정 구조 측정 데이터

DAP-2의 열 안정성 특성:

DAP-2의 열중량 곡선은 도 6에 도시된 바와 같다. 도 6에서 알 수 있듯이, 샘플 로딩량이 6.65mg이고, 가열 속도가 5℃/min인 경우, 실시예 2의 에너지성 화합물 DAP-2는 362℃에서 폭발이 발생한다.

DAP-2의 시차 주사 열량 분석:

DAP-2의 DSC 곡선은 도 7과 같다. 도 7에서 알 수 있듯이, 실시예 2의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 DAP-2는377℃에서 분해되어 다량의 열(약 4076J/g)을 방출한다.

DAP-2 충격 및 마찰 민감도 특성:

독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 테스트 방법에 따르면, DAP-2의 충격 민감도는 약 16J이고, 마찰 민감도는 약 42N이다.

밀도 함수 이론(DFT)에 의한 에너지성 화합물 DAP-2의 폭발 열, 폭발 압력 및 폭발 속도:

밀도 함수 이론(DFT)을 사용하여 계산(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422)한 DAP-2(분해 엔탈피 ΔH_det)의 분해 발열량은 약 1.46 kcal/g 으로, 현존 에너지성 물질 HMX(1.26kcal/g) 및 RDX(1.27kcal/g)보다 높고; 223K시의 결정 밀도에 따라 환산된 에너지 밀도는 3.01kcal/cm³으로, 현존 에너지성 물질 HMX (2.38kcal/cm³) 및 RDX(2.29kcal/cm³)보다도 높다. Kamlet-Jacob 공식에 따라 계산한 DAP 화합물의 폭발 속도는 약 8.64 km/s이고, 폭발 압력은 약 35.73 GPa이다.

단위 몰수의 DAP-2에 의해 생성된 기체량

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소, 할로겐화 수소, 물 및 이산화탄소 등의 기체 상태 물질과, 금속 염화염 및 단일 탄소(산소 원자가 모든 탄소 원자를 이산화탄소로 완전히 전환시키는데 충분하지 않은 경우) 등의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 DAP-2는 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 12 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 3 몰의 단일 탄소와 1 몰의 염화칼륨을 고체 상태로 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄ClO₄)를 충분하게 혼합하는 경우, 1 몰의 DAP-2가 완전히 폭발하면 1몰의 염화칼륨 고체 잔류물이 존재한다.

실시예 3

(C₆H₁₄N₂)[Rb(ClO₄)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

2) 과염소산 루비듐 3.70g을 물 100mL에 넣고, 가열 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하고, 30분간 교반하고, 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂)[Rb(ClO₄)₃](번호는 DAP-3)이며, 수율은 약 85%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 2를 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 5에 나타낸 바와 같다.

[표 5] DAP-3의 분말 X선 회절 특성 피크 값

단결정 구조 특성 테스트:

상세한 결정 측정 데이터는 표 6을 참조한다.

[표 6] DAP-3의 단결정 구조 측정 데이터

DAP-3의 열 안정성 특성:

DAP-3의 열중량 곡선은 도 8에 도시된 바와 같다. 도 8에서 알 수 있듯이, 샘플 로딩량이 4.45mg이고, 가열 속도가 5℃/min인 경우, 실시예 3의 에너지성 화합물 DAP-3은 343℃에서 폭발이 발생한다.

DAP-3의 시차 주사 열량 분석:

DAP-1의 DSC 곡선은 도 9와 같다. 도 9에서 알 수 있듯이, 실시예 3의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 DAP-3는 369℃에서 분해되어 다량의 열(약 3797J/g)을 방출한다.

DAP-3 충격 및 마찰 민감도 특성:

독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 테스트 방법에 따르면, DAP-3의 충격 민감도는 약 22J이며 마찰 민감도는 약 28N이다.

밀도 함수 이론(DFT)에 의한 에너지성 화합물 DAP-3의 폭발 열, 폭발 압력 및 폭발 속도:

밀도 함수 이론(DFT)을 사용하여 계산(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422)한 DAP-3(분해 엔탈피 ΔH_det)의 분해 발열량은 약 1.33 kcal/g 으로, 현존 에너지성 물질 HMX(1.26kcal/g) 및 RDX(1.27kcal/g)보다 높고; 223K시의 결정 밀도에 따라 환산된 에너지 밀도는 2.92kcal/cm³으로, 현존 에너지성 물질 HMX (2.38kcal/cm³) 및 RDX(2.29kcal/cm³)보다도 높다. Kamlet-Jacob 공식에 따라 계산한 DAP 화합물의 폭발 속도는 약 8.43 km/s이고, 폭발 압력은 약 35.14 GPa이다.

단위 몰수의 DAP-3에 의해 생성된 기체량

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소, 할로겐화 수소, 물 및 이산화탄소 등의 기체 상태 물질과, 금속 염화염 및 단일 탄소(산소 원자가 모든 탄소 원자를 이산화탄소로 완전히 전환시키는데 충분하지 않은 경우) 등의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 DAP-3는 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 12 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 3 몰의 단일 탄소와 1 몰의 염화루비듐을 고체 상태로 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄ClO₄)를 충분하게 혼합하는 경우, 1 몰의 DAP-3이 완전히 폭발하면 1몰의 염화루비듐 고체 잔류물이 존재한다.

실시예 4

(C₆H₁₄N₂)[NH₄(ClO₄)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 2.24g을 물 5mL에 넣고, 질량 분율 70%∼72%의 과염소산 용액 5.74g을 추가하고, 상온에서 5 분간 교반하며;

2) 과염소산암모늄 2.35g을 물 10mL에 넣고, 상온에서 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하고, 10분간 교반하고, 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂)[NH₄(ClO₄)₃](번호는 DAP-4)이며, 수율은 약 90%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 2를 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 7에 나타낸 바와 같다.

[표 7] DAP-4의 분말 X선 회절 특성 피크 값

단결정 구조 특성 테스트:

상세한 결정 측정 데이터는 표 8을 참조한다.

[표 8] DAP-4의 결정 측정 데이터

DAP-4의 열 안정성의 특성:

DAP-4의 열중량 곡선은 도 10에 도시된 바와 같다. 도 10에서 알 수 있듯이, 샘플 로딩량이 4.825mg이고, 가열 속도가 5℃/min인 경우, 실시예 4의 에너지성 화합물 DAP-4는 370℃에서 폭발이 발생한다.

DAP-4의 시차 주사 열량 분석:

DAP-4의 DSC 곡선은 도 11과 같다. 도 11에서 알 수 있듯이, 실시예 4의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 DAP-4는 364℃에서 분해되어 다량의 열(약 5177J/g)을 방출한다.

DAP-4 충격 및 마찰 민감도 특성:

독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 테스트 방법에 따르면, DAP-4의 충격 민감도는 약 23J이고, 마찰 민감도는 약 36N이다.

단위 몰수의 DAP-4에 의해 생성된 기체량

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소, 할로겐화 수소, 물 및 이산화탄소 등의 기체 상태 물질과, 단일 탄소(산소 원자가 모든 탄소 원자를 이산화탄소로 완전히 전환시키는데 충분하지 않은 경우)의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 DAP-4는 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 14.25 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 3.75 몰의 단일 탄소를 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄ClO₄)를 충분하게 혼합하는 경우, DAP-4는 완전히 폭발하면 고체 잔류물이 없다.

실시예 5

(C₆H₁₄N₂O₂)[K(ClO₄)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1.01g을 비이커에 넣고, 질량 분율 30%의 과산화수소 60g을 서서히 넣고, 충분히 반응하여, 1,4-디옥사이드-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄의 수용액을 수득하고, 질량 분율 70%∼72%의 과염소산 용액 2.64g을 추가하고, 20분간 교반하며;

2) 과염소산칼륨 0.42g을 물 20mL에 넣고, 비등할 때까지 가열하고 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하여 10분간 교반하고, 놓아두어 서서히 결정을 형성한다. 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂O₂)[K(ClO₄)₃] (DAP-022)이며, 수율은 약 55%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 2를 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 9에 나타낸 바와 같다.

[표 9] DAP-O22의 분말 X 선 회절 특성 피크 값

단결정 구조 특성 테스트:

상세한 결정 측정 데이터는 표 10을 참조한다.

[표 10] DAP-O22의 결정 측정 데이터

DAP-022의 열 안정성 특성:

DAP-022의 열중량 곡선은 도12에 도시된 바와 같다. 도 12에서 알 수 있듯이, 샘플 로딩량이 4.175mg이고, 가열 속도가 5℃/min인 경우, 실시예 5의 에너지성 화합물 DAP-022의 분해 온도는 354℃이다.

DAP-022의 시차 주사 열량 분석:

DAP-022의 DSC 곡선은 도 13과 같다. 도 13에서 알 수 있듯이, 실시예 5의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 DAP-022는 358℃에서 분해되어 다량의 열(약 5424J/g)을 방출한다.

DAP-022 충격 및 마찰 민감도 특성:

독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 테스트 방법에 따르면, DAP-022의 충격 민감도는 약 11J이고, 마찰 민감도는 약 14N이다.

단위 몰수의 DAP-O22에 의해 생성된 기체량:

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소, 할로겐화 수소, 물 및 이산화탄소 등의 기체 상태 물질과, 금속 염화염 및 단일 탄소(산소 원자가 모든 탄소 원자를 이산화탄소로 완전히 전환시키는데 충분하지 않은 경우) 등의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 DAP-022는 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 13 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 2 몰의 단일 탄소와 1 몰의 염화칼륨을 고체 상태로 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄ClO₄)를 충분하게 혼합하는 경우, 1 몰의 DAP-022가 완전히 폭발하면 1몰의 염화나트륨 고체 잔류물이 존재한다.

실시예 6

(C₆H₁₄N₂O)[K(ClO₄)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1.01g을 비이커에 넣고 아이스 베스(ice bath)를 계속하고, 질량 분율 30%의 과산화수소 20g을 서서히 넣어, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1-옥사이드의 수용액을 수득하고, 질량 분율 70%∼72%의 과염소산 용액 2.64g을 추가하고, 20분간 교반하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하여 10분간 교반하고, 놓아두어 서서히 결정을 형성한다. 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂O)[K(ClO₄)₃](DAP-O12)이며, 수율은 약 30%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 2를 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 11에 나타낸 바와 같다.

[표 11] DAP-O12의 분말 X선 회절 특성 피크 값

단위 몰수의 DAP-O12에 의해 생성된 기체량:

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소, 할로겐화 수소, 물 및 이산화탄소 등의 기체 상태 물질과, 금속 염화염 및 단일 탄소(산소 원자가 모든 탄소 원자를 이산화탄소로 완전히 전환시키는데 충분하지 않은 경우) 등의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 DAP-O12는 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 12.5 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 2.5 몰의 단일 탄소와 1 몰의 염화칼륨을 고체 상태로 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄ClO₄)를 충분하게 혼합하는 경우, 1 몰의 DAP-O12가 완전히 폭발하면 1몰의 염화칼륨 고체 잔류물이 존재한다.

실시예 7

(C₆H₁₄N₂O₂)[NH₄(ClO₄)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 0.34g을 비이커에 넣고, 상온에서 질량 분율 30%의 과산화수소 0.69g을 서서히 넣어, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1,4-디옥사이드의 수용액을 수득하고, 질량 분율 70%∼72%의 과염소산 용액 0.86g을 추가하고, 20분간 교반하며;

2) 과염소산암모늄 0.41g을 물 20mL에 넣고, 물에서 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하여 10분간 교반하고, 놓아두어 서서히 결정을 형성한다. 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂O₂)[NH₄(ClO₄)₃] (DAP-O24)이며, 수율은 약 30%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 2를 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 12에 나타낸 바와 같다.

[표 12] DAP-O24의 분말 X선 회절 특성 피크 값

DAP-O24의 시차 주사 열량 분석:

DAP-O24의 DSC 곡선은 도 14와 같다. 도 14에서 알 수 있듯이, 실시예 7의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 DAP-O24는 357℃에서 분해되어 다량의 열(약 4632J/g)을 방출한다.

DAP-O24 충격 및 마찰 민감도 특성:

독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 테스트 방법에 따르면, DAP-O24의 충격 민감도는 약 4J이고, 마찰 민감도는 약 32N이다.

단위 몰수의 DAP-O24에 의해 생성된 기체량:

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소, 할로겐화 수소, 물 및 이산화탄소 등의 기체 상태 물질과, 단일 탄소(산소 원자가 모든 탄소 원자를 이산화탄소로 완전히 전환시키는데 충분하지 않은 경우)의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 DAP-O24는 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 15.25 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 2.75 몰의 단일 탄소를 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄ClO₄)를 충분하게 혼합하는 경우, 1 몰의 DAP-O24가 완전히 폭발하면 고체 잔류물이 없다.

실시예 8

(C₄H₁₂N₂)[Na(ClO₄)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 피페라진 0.87g을 물 6mL에 넣고, 질량 분율 70%∼72%의 과염소산 용액 1.7mL을 추가하고, 상온에서 5 분간 교반하며;

2) 과염소산나트륨 1.24g을 물 7mL에 넣고, 상온에서 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하고, 가열 농축하고, 30분간 교반하고, 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₄H₁₂N₂)[Na(ClO₄)₃](번호는 PAP-1)이며, 수율은 약 50%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 15를 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 13에 나타낸 바와 같다.

[표 13] PAP-1의 분말 X 선 회절 특성 피크 값

단결정 구조 특성 테스트:

상세한 결정 측정 데이터는 표 14를 참조한다.

[표 14] PAP-1의 결정 측정 데이터

PAP-1의 열 안정성의 특성:

PAP-1의 열중량 곡선은 도 16에 도시된 바와 같다. 도 16에서 알 수 있듯이, 샘플 로딩량이 2.23mg이고, 가열 속도가 5℃/min인 경우, 실시예 8의 에너지성 화합물 PAP-1은 367℃에서 폭발이 발생한다.

PAP-1의 시차 주사 열량 분석:

PAP-1의 DSC 곡선은 도 17과 같다. 도 17에서 알 수 있듯이, 실시예 8의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 PAP-1은 375℃에서 분해되어 다량의 열(약 4685J/g)을 방출한다.

단위 몰수의 PAP-1에 의해 생성된 기체량:

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소, 할로겐화 수소, 물 및 이산화탄소 등의 기체 상태 물질과, 금속 염화염 및 단일 탄소(산소 원자가 모든 탄소 원자를 이산화탄소로 완전히 전환시키는데 충분하지 않은 경우) 등의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 PAP-1은 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 11.5 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 0.5몰의 단일 탄소와 1 몰의 염화나트륨을 고체 상태로 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄ClO₄)를 충분하게 혼합하는 경우, 1 몰의 PAP-1이 완전히 폭발하면 1몰의 염화나트륨 고체 잔류물이 존재한다.

실시예 9

(C₄H₁₂N₂)[NH₄(ClO₄)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 암모니아수 0.8mL를 질량 분율 70%∼72%의 과염소산 용액 0.9mL에 넣고, 상온에서 5 분간 교반하고, 질량 분율 70%∼72%의 과염소산 용액 1.6mL을 추가하며;

2) 피페라진 0.87g을 적당량의 물에 넣고, 상온에서 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하고, 가열 농축하고, 30분간 교반하고, 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₄H₁₂N₂)[NH₄(ClO₄)₃](번호는 PAP-4)이며, 수율은 약 40%이다.

PAP-4의 시차 주사 열량 분석:

PAP-4의 DSC 곡선은 도 18과 같다. 도 18에서 알 수 있듯이, 실시예 9의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 PAP-4는 356℃에서 분해된다(방열량은 약 3780J/g).

단위 몰수의 PAP-4에 의해 생성된 기체량:

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소, 할로겐화 수소, 물 및 이산화탄소 등의 기체 상태 물질과, 금속 염화염 및 단일 탄소(산소 원자가 모든 탄소 원자를 이산화탄소로 완전히 전환시키는데 충분하지 않은 경우) 등의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 PAP-4는 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 13.75 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 1.25 몰의 단일 탄소를 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄ClO₄)를 충분하게 혼합하는 경우, 1 몰의 PAP-1이 완전히 폭발하면 고체 잔류물이 없다.

실시예 10

(C₆H₁₄N₂)[K(NO₃)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1.12g을 적당량의 물에 넣고, 질량 분율 65%의 질산 용액 1.4mL을 추가하고, 상온에서 5분간 교반하며;

2) 질산칼륨 1.01g을 적당량의 물에 넣고, 상온에서 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하고, 교반 및 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂)[K(NO₃)₃](번호는 DAN-2)이며, 수율은 약 50%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 19를 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 15에 나타낸 바와 같다.

[표 15] DAN-2의 분말 X 선 회절 특성 피크 값

단결정 구조 특성 테스트:

상세한 결정 측정 데이터는 표 16을 참조한다.

[표 16] DAN-2의 단결정 구조 측정 데이터

DAN-2의 적외선 스펙트럼 특성:

DAN-2의 적외선 스펙트럼은 도 20에 도시된 바와 같다. 도 20에서 알 수 있듯이, 질산염 라디칼의 특성 피크는 비대칭 신축 진동 피크 1385 cm^-1 및 비대칭 굴곡 진동 852 cm^-1이다.

DAN-2의 열 안정성 특성:

DAN-2의 열중량 곡선은 도 21에 도시된 바와 같다. 도 21에서 알 수 있듯이, 샘플 로딩량이 3.33mg이고, 가열 속도가 5℃/min인 경우, 실시예 10의 에너지성 화합물 DAN-2의 분해 시작 온도는 177℃이다.

DAN-2의 시차 주사 열량 분석:

DAN-2의 DSC 곡선은 도 22와 같다. 도 22에서 알 수 있듯이, 실시예 10의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 DAN-2는 177℃에서 서서히 분해된다(방열량은 약 1222J/g).

DAN-2의 충격 및 마찰 민감도의 특성:

독일 연방 재료 연구 및 테스트 연구소(BAM)의 테스트 방법에 따르면, DAN-2의 충격 민감도는 약 29J이고, 마찰 민감도는 약 360N보다 크다.

실시예 11

(C₆H₁₄N₂)[NH₄(NO₃)₃]의 합성 및 테스트

합성 방법:

1) 질량 분율 28%의 암모니아수 0.78mL에 질량 분율 65%의 질산 용액 2.0mL을 넣고, 상온에서 교반하여 용해하며;

2) 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1.14g을 적당량의 물에 넣고, 상온에서 교반하여 용해하며;

3) 1)단계와 2)단계의 용액을 혼합하고, 교반 및 여과하고, 에탄올로 3회 세척 및 여과하고, 진공 건조하여, 백색 분말 형상의 고체를 수득한다. 판정 결과, 상기 고체는 6방 페로브스카이트형 화합물(C₆H₁₄N₂)[NH₄(NO₃)₃](번호는 DAN-4)이며, 수율은 약 60%이다.

분말 X선 회절 판정 다이어그램:

실온에서의 분말 X선 회절 패턴은 도 23을 참조하며, 그 특성 피크 값은 표 17에 나타낸 바와 같다.

[표 17] DAN-4의 분말 X 선 회절 특성 피크 값

단결정 구조 특성 테스트:

상세한 결정 측정 데이터는 표 18을 참조한다.

[표 18] DAN-4의 단결정 구조 측정 데이터

DAN-4의 열 안정성 특성:

DAN-4의 열중량 곡선은 도 24에 도시된 바와 같다. 도 24에서 알 수 있듯이, 샘플 로딩량이 6.42mg이고, 가열 속도가 5℃/min인 경우, 실시예 11의 에너지성 화합물 DAN-4의 분해 시작 온도는 167℃이다.

DAN-4의 시차 주사 열량 분석:

DAN-4의 DSC 곡선은 도 25와 같다. 도 25에서 알 수 있듯이, 실시예 11의 장약 상태가 아닌 분말 상태의 에너지성 화합물 DAN-4는 170℃에서 분해를 시작한다(방열량은 약 1098J/g).

단위 몰수의 DAN-4에 의해 생성된 기체량

무산소 환경에서 에너지성 물질의 완전한 폭발에 의한 생성물에 대해서는, 문헌(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1422; J. Phys. Chem. A. 2014, 118, 4575; Chem. Eur. J. 2016, 22, 1141)]에 따라 판단했다. 그 분해 생성물은 최종적으로 질소 및 등의 기체 상태 물질과, 단일 탄소(산소 원자가 우선적으로 수소 원자를 형성하여 물로 결합됨을 고려함) 등의 고체 상태 물질이다. 따라서, 1 몰의 DAN-4는 무산소 환경에서 완전히 폭발하면 12 몰의 기체 물질을 생성할 수 있으며, 또한 6 몰의 단일 탄소를 남긴다. 산화제(예를 들면, 통상적인 NH₄NO₃)를 충분하게 혼합하는 경우, 1 몰의 DAN-4가 완전히 폭발하면 고체 잔류물이 없을 수 있다. 특히, DAN-4는 할로겐 원소를 함유하지 않아, 폭발 후 할로겐화 수소 가스를 발생시키지 않으므로, 실제 응용에서 특성 신호를 감소시키고 환경 오염을 줄일 수 있다.

본 발명의 페로브스카이트형 에너지성 화합물은 폭발 열이 높고, 에너지 밀도가 높고, 폭발 속도가 높고, 폭발 압력이 높고, 안전 성능이 양호하고, 충격, 마찰 및 정전기에 대한 민감도가 낮고, 휘발성이 없고, 장기 보전하더라도 분해되지 않고, 흡습성이 없고, 저렴하게 원재료 제조가 가능하고, 합성 과정이 간단하고, 부산물이 없고, 대량으로 제조할 수 있다.

본 발명의 페로브스카이트형 에너지성 화합물을 폭발물과 같은 에너지성 물질로서 사용하면, 종래 기술에서는 예측할 수 없는 효과를 얻을 수 있다. 비록 과염소산염은 에너지성 리간드지만, 대부분의 과염소산염을 함유한 화합물은 현재 각종 단점으로 인해 실용적인 에너지성 물질로서 이용 가능하지 않다("High Energy Materials: Propellants, Explosives and Pyrotechnics" 28페이지 참조, Jai Prakash Agrawal 편저, Wiley-VCH 출판사, 2010). 예를 들면, 과염소산나트륨 및 과염소산 리튬과 같은 일반적인 과염소산염은 본질적으로 흡습성이 높고, 과염소산칼륨은 섬광탄 산화제에 사용되었지만, 충격 민감도가 너무 높고, 운송 중에 폭발하기 쉽다는 것이 후에 발견되었고; 여전히 폭발물로 분류되어 있는 과염소산암모늄은 그 이론 폭발 열이 단지 1972 J/g으로, 본 발명의 에너지성 화합물의 폭발 열 수준보다 훨씬 낮다. 그러나, 본 발명의 페로브스카이트형 화합물은 폭발성 리간드를 함유하고 있지만, 여전히 우수한 열 안정성 및 비 흡습성의 특징을 유지하여, 매우 안전하고 저장하기 쉬운 에너지성 물질이 된다. 동시에 에너지성 리간드를 풍부하게 함유하고, 또한 이러한 산화성 에너지성 음이온과 환원성 유기 양이온과 공간적으로 정렬되기 때문에, 결정 밀도가 크고, 순간 에너지 폭발력이 강하고, 에너지 밀도가 높고, 폭발 열, 폭발 압력 및 폭발 속도의 수준이 높아, 폭약으로서의 성능 우수성이 종래 기술에 비해 비약적인 발전을 가져 온다.

전술한 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예이지만, 본 발명의 실시 방식은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상 및 원리를 벗어나지 않는 임의의 다른 변경, 수정, 대체, 조합 및 단순화는 등가의 치환 방식에 해당하므로, 본 발명의 보호 범위에 포함된다.

Claims

페로브스카이트형 화합물 ABX₃로서,
상기 페로브스카이트형 화합물 중의 X는 적어도 하나의 음이온 에너지성 리간드이고;
상기 A는 적어도 하나의 유기 양이온이고; 및
상기 B는 NH₄ ⁺인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 1에 있어서,
상기 X는 적어도 하나의 1가 음이온 에너지성 리간드인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 1에 있어서,
상기 X는 적어도 하나의 할로겐 성분을 함유한 에너지성 리간드인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 3에 있어서,
상기 할로겐 성분은 ClO₄ ^-, BrO₄ ^- 및 IO₄ ^-로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 3에 있어서,
상기 할로겐 성분은 ClO₄ ^-인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 1에 있어서,
상기 A는 적어도 하나의 2가의 유기 양이온인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 1에 있어서,
상기 A는 적어도 하나의 2가의 질소 함유 헤테로시클릭 유기 양이온인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 1에 있어서,
상기 A는 적어도 하나의 2가의 질소 함유 6원 고리 헤테로시클릭 유기 양이온인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 1에 있어서,
상기 A는 아래의 유기 양이온 모체 및 그 유도체 중에서 선택되는 1개, 2개 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 화합물:

.
청구항 9에 있어서,
상기 유도체는 유기 양이온 모체 중의 수소 원자가 동시에 또는 상이하게 치환 리간드로 치환되는 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 10에 있어서,
상기 치환 리간드는 메틸, 에틸, 이소프로필, tert-부틸, 히드록실, 카르보닐, 카르복실, 할로겐, 설피드릴, 퍼옥실, 아조 리간드 및 니트릴로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 1에 있어서,
상기 ABX₃에서,
A는 유기 양이온 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 피라진-1,4-디윰, 피페라진-1,4-디윰, 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 및 그들의 유도체 중에서 선택되는 1개, 2개 또는 그 이상이고;
B는 NH₄ ⁺이고;
X는 ClO₄ ^-, BrO₄ ^- 및 IO₄ ^- 중에서 선택되는 1개, 2개 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 12에 있어서,
상기 A는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰, 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 및 그들의 유도체 중에서 선택되는 1개, 2개 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 12에 있어서,
상기 A는 유기 양이온 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 및 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 중에서 선택되는 1개 또는 2개인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 12에 있어서,
상기 X는 ClO₄ ^- 및 IO₄ ^- 중에서 선택되는 1개 또는 2개인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 12에 있어서,
상기 X는 ClO₄ ^- 인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 1에 있어서,
상기 페로브스카이트형 화합물 ABX₃의 적외선 흡수 스펙트럼 특성 피크는 1070∼1100 cm^-1 및 617∼637 cm^-1의 범위이고; 분말 X선 회절 패턴의 특성 피크가 위치하는 2θ 각은 12.06±0.40°, 21.09±0.57° 및 24.43±0.64°의 범위인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 1에 있어서,
상기 페로브스카이트형 화합물 ABX₃의 적외선 흡수 스펙트럼 특성 피크는 1070∼1100 cm^-1 및 617∼637 cm^-1의 범위이고; 분말 X선 회절 패턴의 특성 피크가 위치하는 2θ 각은 12.06±0.40°, 21.09±0.57°, 24.43±0.64°, 27.39±0.70° 및 36.57±0.88°의 범위인 것을 특징으로 하는 화합물.
A 성분, B 성분 및 X 성분을 임의 순서로 액상 반응계에 넣고 반응시켜 수득된 화합물로서,
여기서, 상기 A 성분은 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 또는 그 유도체, 피라진 또는 그 유도체, 피페라진 또는 그 유도체, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1-옥사이드 또는 그 유도체, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1,4-디옥사이드 또는 그 유도체, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 또는 그 유도체를 함유하는 유기염, 피라진-1,4-디윰 또는 그 유도체를 함유하는 유기염, 피페라진-1,4-디윰 또는 그 유도체를 함유하는 유기염, 1-히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 또는 그 유도체를 함유하는 유기염 및 1,4-디히드록시-1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디윰 또는 그 유도체를 함유하는 유기염 중 1개, 2개 또는 그 이상이고;
상기 B 성분은 NH₄ ⁺ 이고;
상기 X 성분은 할로겐 함유 에너지성 리간드의 산 및 할로겐 함유 에너지성 리간드의 염 중에서 선택되는 적어도 1개이고;
상기 수득된 화합물은 페로브스카이트형 화합물 ABX₃형 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 19에 있어서,
상기 액상 반응계는 상기 A 성분, B 성분 및 X 성분을 용해할 수 있는 극성 용매인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 19에 있어서,
상기 A 성분은 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 또는 그 유도체, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1-옥사이드 또는 그 유도체 및 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 1,4-디옥사이드 또는 그 유도체 중 1개, 2개 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 19에 있어서,
상기 X 성분은 할로겐 함유 에너지성 리간드 ClO₄ ^-, BrO₄ ^- 및 IO₄ ^- 중에서 선택되는 1개, 2개 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 19에 있어서,
상기 X 성분은 ClO₄ ^- 인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 20에 있어서,
상기 극성 용매는 물, 에탄올 및 메탄올 중에서 선택되는 1개, 2개 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 19에 있어서,
상기 화합물은 다음의 단계 1 내지 단계 3에 의해 수득되는 것을 특징으로 하는 화합물:
1) A 성분을 극성 용매에 넣은 후, X 성분을 넣고, 균일하게 교반하는 단계;
2) B 성분을 극성 용매에 용해하는 단계;
3) 단계 1)에서 수득된 용액과 단계 2)에서 수득된 용액을 혼합하여 반응시켜 수득하는 단계.
청구항 1 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화합물은 폭약, 추진체, 로켓 연료 또는 안전 에어백의 가스 생성제로 사용되는 것을 특징으로 하는 화합물.
청구항 26에 있어서,
상기 화합물은 폭약으로 사용되는 것을 특징으로 하는 화합물.