全氮阴离子盐合成是怎么回事？

全氮阴离子盐合成是怎么回事？

南京理工大学化工学院胡炳成教授团队近日成功合成世界首个全氮阴离子盐，占领新一代超高能含能材料研究国际制高点。相关研究论文27日发表在国际顶级期刊《科学》上，这也是我国在《科学》上发表的含能材料领域第一篇研究论文。

据南理工网站报道，此次合成的化合物含有全氮阴离子（N5-)。据相关论文，全氮类超高含能材料（炸药）的能量可达3倍TNT以上，具备高密度、高能量、爆轰产物清洁无污染（爆炸产物为氮气，无污染）、稳定安全等特点。全氮类物质的相关研究将直接推动超高含能材料的快速进步，相关材料的研制成功有望在炸药、发射药和推进剂领域产生惊人的发展。

据报道，在世界范围内，获取全氮阴离子都是一个难题，自1772年从大气中分离出来N2以后，直到1890年，才发现第一种全氮离子N3-，此后相关研究止步不前。科研工作者对从N3到N13的各种全氮衍生物进行了大量的理论预测，但真正制取成功相关化合物的成果少之又少。用于制备全氮离子的前驱体芳基五唑直到1956年才首次被合成；1999年，美国空军研究实验室才首次合成呈线状N5+阳离子，当时的研究目的是制造取代有毒的肼类火箭燃料的新型火箭燃料。南京理工大学胡丙成教授团队这次成功合成出全氮阴离子盐是这一领域的突破性成果。理论上，全氮类物质的能量水平可达10^4~10^5焦耳/克级别，这相当于TNT炸药的10~100倍，不仅可用于制造更大威力，的炸药、发射药、推进剂，也有望用于制造不需核裂变起爆的“干净”氢弹，这几乎就是我们前面刚刚提到的幻想中的“N2爆弹” (EVA里面对N2的解释是None nuclear的缩写，但有意思的是，现实中全氮类物质爆炸的产物就是N2——氮气)了。

全氮阴离子盐的成功制备，是全氮类物质研究领域的一个历史性突破，为全氮阴离子高能化合物的制备奠定了坚实基础，对于全氮类物质的合成应用以及全氮含能材料的发展具有重要的科学意义。

高性能含能材料不仅可以用来制造大爆竹，也是下一代大“窜天猴”——运载火箭的关键技术，新型材料将可大幅度提升火箭的比冲，有望大幅度提高运载火箭性能 。