Nitrate anions embedded in rigid and cationic 3D energetic MOFs constructed by the chelating ligand towards insensitive energetic materials

文献情報

出版日 2023-11-28
DOI 10.1039/D3NJ04910H
インパクトファクター 3.591
著者

Qin Wang, Jiao-Lin Weng, Ying Huang, Fu Yang, Hao-Hui Xie, Fei Tan


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要旨

Balancing the conflict between energy and mechanical sensitivities is still one of the most challenging issues in the field of energetic materials (EMs). The NO3− anion has attracted widespread attention in the preparation of EMs because of rich oxygen contents and excellent energy densities. In this work, a 3D energetic metal–organic framework (EMOF) {[Zn2(μ2-OH)(datz)2(H2O)](NO3)}n1 (Hdatz = 3,5-diamino-1,2,4-triazole) was constructed by chelating the nitrogen-rich Hdatz ligand and NO3− anions. The structural analysis demonstrates that the Hdatz ligand chelated with surrounding binuclear metal centers to construct [Zn–O–Zn] structural units, resulting in the formation of highly stable five-membered fused rings, which contribute to the construction of a 3D cationic framework. Additionally, free NO3− anions are encapsulated by the cationic 3D frameworks and stabilized by robust hydrogen-bonding interactions in the channels. The values of enthalpy of formation (ΔfH°) and heat of detonation (ΔHdet) of 1 are high up to 3478 kJ mol−1 and 5.316 kJ g−1. In addition, compound 1 has a relatively good thermal decomposition temperature of 161 °C and excellent low impact (IS > 40 J) and friction (FS >360 N) sensitivities. These results demonstrate that 1 can serve as a potential insensitive EM. This unique structural feature also presents an effective reference for developing advanced EMs.

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掲載誌

New Journal of Chemistry

New Journal of Chemistry
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年間論文数: 2153

NJC (New Journal of Chemistry) is a broad-based primary journal encompassing all branches of chemistry and its sub-disciplines. It contains full research articles, communications, perspectives and focus articles. This well-established journal, owned by the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) of France, has been co-published with the Royal Society of Chemistry since January 1998. NJC is the forum for the publication of high-quality, original and significant work that opens new directions in chemistry or other scientific disciplines. In addition to having a significant chemical component, work published in NJC must demonstrate that it will have an impact on areas of research other than that of the reported work.

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