南京理工大學胡炳成教授團隊Angew. Chem. Int. Ed：鈷（II）離子捕獲cyclo-N5ˉ陰離子形成的對稱高氮化合物Co(N5)2(H2O)4·4H2O

背逆時光 6年前 (2017-04-06) 7061瀏覽

【引言】

(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl[PHAC]與Co(NO3)2·6H2O在室溫下反應得到了在空氣中能穩定存在的橙色金屬絡合物Co(N5)2(H2O)4·4H2O。單晶X射線衍射分析確定了其結構，兩個五唑陰離子和四個結合水分子對稱地位于中心金屬離子周圍，熱分析表明該金屬鹽是一種爆炸特性較好的材料。

【成果簡介】

3月23日，Angew. Chem. Int. Ed在線發表題為“鈷（II）離子捕獲cyclo-N5ˉ陰離子形成的對稱高氮化合物Co(N5)2(H2O)4·4H2O”（A Symmetric Co(N5)2(H2O)4?4H2O High-Nitrogen Compound Formed by Cobalt(II) Cation Trapping of a Cyclo-N5ˉ anion）的研究論文，通訊作者為南京理工大學胡炳成教授和遼寧科技大學孫呈郭老師。

【本文亮點】

針對先期制備的全氮陰離子（N5ˉ）鹽PHAC分子中含有大量的非含能離子、晶體密度較低等問題，胡炳成教授團隊開發了以金屬鈷離子（Co2+）在PHAC溶液中捕捉N5ˉ離子的方法，成功制得全氮陰離子（N5ˉ）金屬鹽Co(N5)2(H2O)4·4H2O。

【圖文導讀】

圖1.金屬五唑鹽Co(N5)2(H2O)4?4H2O的合成示意圖

六水硝酸鈷的甲醇水溶液緩慢滴加到PHAC的甲醇溶液中，25 ℃反應6小時，然后旋蒸除去溶劑并用丙酮重結晶，最后得到空氣中穩定存在的橘黃色金屬五唑鹽Co(N5)2(H2O)4·4H2O。

圖2. 金屬五唑鹽Co(N5)2(H2O)4?4H2O的氫鍵網絡圖

從下圖中可以看出，除五唑環上的一個氮原子與Co(II)形成σ鍵以外，另外四個氮原子都與游離水分子形成氫鍵，這些氫鍵向空間延伸形成一個氫鍵網絡。

圖3. 金屬五唑鹽Co(N5)2(H2O)4?4H2O的爆炸性能

相比于PHAC，Co(N5)2(H2O)4?4H2O具有更高的能量，能夠產生更大的爆炸。比如，在做熱分析測試時，當稱量的質量較大時，TG-DSC測試的坩堝被炸的粉碎。

展望

這項工作發展了一種簡單的方法來用金屬離子從PHAC中捕捉N5ˉ離子，隨著金屬鈷離子的引入，Co(N5)2(H2O)4?4H2O比PHAC在晶體密度和能量方面都有較大改善，具有較高的潛在應用價值，這對于全氮類物質的合成和應用以及全氮含能材料的發展具有重要的科學意義。

文獻鏈接：A Symmetric Co(N5)2(H2O)4?4?H2O High-Nitrogen Compound Formed by Cobalt(II) Cation Trapping of a Cyclo-N5? Anion（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201701070）

材料人 背逆時光 編輯整理。

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