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TATB及TATB类炸药分子的电子结构及性能研究

朱磊  
【摘要】:分子化学向材料化学发展是大势所趋。研究复合材料组分分子间相互作用已成为倍受化学家和材料学家关注的领域。本论文主要基于理论计算,研究TATB及TNA炸药分子的分子结构及成键图像,分析得到了共价键、波函数、态密度、原子布居等分子内部信息。 本文利用离散变分密度泛函方法(DFT—DVM)方法,分别对TATB,(TATB)n,TNA进行建模和计算,通过计算得到:整个TATB分子上面离子的净电荷是正负相间的。C-N(硝基)共价键级比C-C和C-N(胺基)小,而氢键共价键比上述各键小了一个数量级。总态密度费米能级处的禁带宽度约2.5eV。分态密度中,带负电的碳,氮和氧为相似的一类,带正电的为另一类。讨论了大π键,氢键,最高占据轨道及最低空轨道的成键图像。通过对(TATB)n,n=1~4的电子结构计算,讨论了TATB分子与分子之间的相互作用。整个TATB分子链什么的离子的净电荷是正负相间的。链中间TATB分子中的离子的净电荷绝对值高于两端单个TATB分子中的离子。由于分子间的氢键的形成,使得成键电子分散,链中间TATB分子的N-O和N-H键的共价键减弱,而C-C和C-N共价键增强。TATB分子之间的相互作用也使得电子的能态降低。TNA中所有离子的电荷绝对值也都减小,这也应该是与电荷正负相间的规律的破坏相关。由于TNA和TATB中离子之间的距离差异也很小,所以,TNA分子中的离子键强度比TATB分子中弱。 通过比较TATB和TNA的电子结构和成键图像,以及其他分子内部信息数据,由于在TATB分子外围形成了一个强度较大而且分布均匀的环状结构而具有比其他TATB类分子(TNA)更高的稳定性。


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