南京理工大学胡炳成教授团队Angew. Chem. Int. Ed：钴（II）离子捕获cyclo-N5ˉ阴离子形成的对称高氮化合物Co(N5)2(H2O)4·4H2O

背逆时光 7年前 (2017-04-06) 7489浏览

【引言】

(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl[PHAC]与Co(NO3)2·6H2O在室温下反应得到了在空气中能稳定存在的橙色金属络合物Co(N5)2(H2O)4·4H2O。单晶X射线衍射分析确定了其结构，两个五唑阴离子和四个结合水分子对称地位于中心金属离子周围，热分析表明该金属盐是一种爆炸特性较好的材料。

【成果简介】

3月23日，Angew. Chem. Int. Ed在线发表题为“钴（II）离子捕获cyclo-N5ˉ阴离子形成的对称高氮化合物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）的研究论文，通讯作者为南京理工大学胡炳成教授和辽宁科技大学孙呈郭老师。

【本文亮点】

针对先期制备的全氮阴离子（N5ˉ）盐PHAC分子中含有大量的非含能离子、晶体密度较低等问题，胡炳成教授团队开发了以金属钴离子（Co2+）在PHAC溶液中捕捉N5ˉ离子的方法，成功制得全氮阴离子（N5ˉ）金属盐Co(N5)2(H2O)4·4H2O。

【图文导读】

图1.金属五唑盐Co(N5)2(H2O)4•4H2O的合成示意图

六水硝酸钴的甲醇水溶液缓慢滴加到PHAC的甲醇溶液中，25 ℃反应6小时，然后旋蒸除去溶剂并用丙酮重结晶，最后得到空气中稳定存在的橘黄色金属五唑盐Co(N5)2(H2O)4·4H2O。

图2. 金属五唑盐Co(N5)2(H2O)4•4H2O的氢键网络图

从下图中可以看出，除五唑环上的一个氮原子与Co(II)形成σ键以外，另外四个氮原子都与游离水分子形成氢键，这些氢键向空间延伸形成一个氢键网络。

图3. 金属五唑盐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，能够产生更大的爆炸。比如，在做热分析测试时，当称量的质量较大时，TG-DSC测试的坩埚被炸的粉碎。

展望

这项工作发展了一种简单的方法来用金属离子从PHAC中捕捉N5ˉ离子，随着金属钴离子的引入，Co(N5)2(H2O)4•4H2O比PHAC在晶体密度和能量方面都有较大改善，具有较高的潜在应用价值，这对于全氮类物质的合成和应用以及全氮含能材料的发展具有重要的科学意义。

文献链接：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 背逆时光 编辑整理。

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