个人简介：
KC ID: Power_Vain
姓名：李承举，男，1997年生，籍贯中华人民共和国辽宁省，目前就读于沈阳理工大学化学工程与工艺专业（大二），专业方向为新型含能材料。在2013年时初步接触到了含能材料的相关知识并着手进行实验（瞎搞），时任化学中二吧管理（百度ID：硝酸精，目前为常不在线状态）于2014年，开始接受KC版主QQQQQQQ的指导，并逐步转型新型含能材料理论及实验制备，并于2014年年底自主开发出了硝基四唑铜铵的绿色制备（改进流散性中，相关工艺暂保密）。在理想和爱好的驱使下，2016年报考了军工七子中的沈阳理工大学，并于2017年正式着手含能材料相关的研发项目（职务为负责人、方案制定者及主要实验员）

相关背景：因多年“沉迷”含能材料的制备及爆轰实验，有着较为丰富的实验经验，崇尚客观事实，对含能材料有着较为独到的见解，之前在任化学中二吧吧务的几年中，基本杜绝了该吧吧友发言的信口开河、以讹传讹，营造了以实验为准的学术氛围，近几年活跃在KC的发言具有相对的专业性，在一定程度上带给了部分KC坛友相关的学术及素养进步

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研究背景：
一：
       含能材料（Energetic Materials）是发展先进武器装备的关键性物质基础，是完成枪炮弹丸发射、或导弹推进的动力能源，是战斗部进行毁伤的威力能源，也是航天运载、空间探测和航空救生所用助推、调姿、分离装置的动力能源。含能材料的性能在很大程度上决定了武器装备的战技水平，是实现“远程打击，高效毁伤”的核心技术。
  含能材料是指在适当的外界能量激发作用下，能发生爆炸反应并对周围介质做功的物质。所谓爆炸反应，是一种速度极快且释放出大量热和气体的反应。含能材料的概念外延很大，几乎包含了所有单体的和混合的含能物质，如单质炸药、混合炸药、推进剂、发射药、含能化合物等。能量密度优于普通含能材料的又称为高能量密度材料（HEDMs），具体的说，能量密度高于HMX（1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷）的炸药，性能优于AP/Al/HTPB的固体火箭推进剂及性能优于JA2（NG/NC）的发射药都是HEDMs。
       高技术和新型武器系统的发展对含能材料（Energetic Materials）提出了新的要求，推动了含能材料向更高层次发展。高能量密度材料（High Energy Density Materials，HEDM），正是为这一需求而出现的新概念。因它们普遍地具有高能量、高密度、较高的热稳定性和较低的感度，又被称为新一代炸药或新世纪炸药。众所周知，实际使用的HEDM一般是由高能量密度化合物（High Energy Density Compound，HEDC）与氧化剂及其它添加剂所构成的复合体系。因此，要在研制HEDM上求得突破，关键是首先进行分子设计、合成出新兴品种的HEDC；其次是根据国防和国民经济对能源材料的需求进行配方设计、通过试验研制出实用的HEDM。为此，寻求HEDC和HEDM成为全世界能源和材料科学家密切关注的焦点和热点。

二：
    起爆药是一种具有特殊性质的含能材料，其大量用于各种起爆装置和爆炸装置的始发装药装填。它作为爆炸装置的动力心脏，控制着火工品的可靠性能及各种作用效果，故其安全性、可靠性与效能备受关注。
    长期以来，起爆药作为一门独立学科没有取得突破性进展。随着对武器弹药用火工品安全性的要求越来越高，现役大量使用的LA（叠氮化铅）、LTNR（2,4,6-三硝基间苯二酚铅）在性能上的缺陷也越来越明显。LA的针刺、火焰感度差，不与金属铜相容，LTNR对静电过分敏感（静电放电发火能量仅为0.0001J）。这些常常导致火工品及药剂勤务处理和使用中发生重大事故，也阻碍了先进火工品的发展。
    从环保角度分析，火工品面临没有环保型起爆药可选的局面。统计现已生产定性的二十余种单质起爆药中，只有二硝基重氮酚（DDNP），四氮烯不含金属成分。其他起爆药均含汞、铅、钴、镉、镍等有毒重金属成分。而上述起爆药，由于各种性能缺陷（光稳定性差、能量不足、过度敏感等）仅相当有限的应用于民爆用雷管及子弹底火中。
随着现代战争环境的恶劣和火工品新起爆技术的发展，现役起爆药难以满足先进火工品技术的指标要求。特别是精确打击与速射武器弹药引信火工品、耐高过载火工品、激光、半导体桥、冲击片火工品几乎没有适用性的含能材料可选。高安全性、高可靠性、高精度系列爆破器材成为必然的发展趋势。因此，急需制备出集安全、感度适宜与高能输出、环保为一体的新一代起爆药品种。
   5-硝基四唑是极为重要的一种新型含能中间体。四唑结构形成了芳香性环，5位碳原子上的氢被强吸电子基团硝基（-NO2）取代增强了酸性，利于1位氮上的氢能被各种基团取代或与金属离子结合，形成各种四唑类及其金属盐衍生物。根据阳离子电位越高，成盐时生成焓越高，就越具有起爆药的爆炸性能规律，选择适当的金属阳离子，可以设计不同感度和性能的起爆药。虽然5-硝基四唑系列起爆药有着优秀的性能，但基于现有工艺存在安全性地低、复杂、成本高、“三废”生成量等问题，使得5-硝基四唑起爆药无法工业化生产，从而影响了此种起爆药的大规模应用。

三：
    绿色化学又称环境无害化学(Environmentally benign chemistry)、环境友好化学(Environmentally friendly chemistry)、清洁化学(Clean chemistry)，即减少或消除危险物质的使用和产生的化学品和过程的设计。绿色化学涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。绿色化学倡导用化学的技术和方法减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生。
而One-pot reaction一锅法合成，是一种非常具有前景的有机合成方法.一锅法反应中的多步反应可以从相对简单易得的原料出发，不经中间体的分离，直接获得结构复杂的分子。这样的反应对经济上和环境友好上非常有利。
含能材料制造过程是精细化工单元反应的集合，其传统合成工艺会产生大量的“三废”，随着社会的进步、环境意识的不断提高和环保法规的日益严格，必须从根本上解决含能化合物合成过程中的污染问题。因此，其工艺技术正在大幅向绿色化发展。这是当前含能材料研究领域的重要课题，也是节能减排、零排放、低污染大方向的要求。其废酸及废水处理的研究工作也正在广泛而深入地展开，特别是生物化工技术的应用，为其绿色化工艺奠定了基础。
   3,5-二取代-1,2,4-三唑类化合物是一种重要的含能材料及中间体，其传统合成方法会产生大量的“三废”，其中以钠盐为主的易溶无机盐杂质对于产品后处理影响很大，且提纯产物过程中使用大量甲醇溶剂，大大增加了反应容器的体积，这些缺点不仅不符合化学发展趋势，更大大限制了其相关衍生物的推广与应用。

四：
    固体推进剂是火箭和导弹发动机的动力源，固体推进剂的性能直接影响导弹武器的作战效能和生存能力，高能固体推进剂是高性能导弹武器系统研制技术的基础。
固体推进剂技术的发展始终以高能量为主线，所有有利于提高推进剂能量的技术途径的成功应用，都可以推动固体推进剂技术的进步。要提高推进剂的比冲，就要求推进剂的原材料生成焓高、燃气产物平均分子量低或燃烧时释放的热量大。
国外近年来对新型高能固体推进剂的研究主要集中在含能粘合剂/高能氧化剂/Al体系。在NEPE推进剂的基础上，为了进一步提高能量，替代AP、HMX的候选氧化剂或含能添加剂主要有ADN、HNF、TNAZ、CL-20、HANF(硝仿羟胺)、HADN(二硝基胺羟胺)和HNFX(3,3,7,7-四(二氟胺基-1,5-二硝基-1,5-二氮杂环辛烷)等，其中ADN、HNF、CL-20推进剂研究已取得实质性进展；从生成焓、力学性能和工艺性能等方面考虑，用硝酸酯增塑的叠氮类粘合剂、氟氮粘合剂和氟氧粘合剂等取代常见的 HTPB和PEG(或PET)/硝酸酯粘合剂，可使推进剂的能量性能得到显著提高，目前叠氮粘合剂已经成功合成，并已突破应用中的难题。若将上述氧化剂、含能粘合剂组合可得到能量水平很高的新一代高能固体推进剂，推进剂的理论比冲可达2800N·S·kg (280S)以上。
国内在NEPE高能推进剂技术取得突破之后，不断完善其性能，扩大其应用范围；在高能量密度材料探索方面，较广泛地开展了高能量密度材料目标化合物设计、理论计算与合成研究。20世纪80年代合成出系列叠氮粘合剂(GAP、BAMO、BAMO/THF等)和增塑剂，90年代合成出了CL-20、ADN和KDN、DNTF等具有代表性的高能量密度化合物。
富氮化合物主要指氮含量达到20%以上的氮杂环化合物，主要包括含能五元杂环（三唑、四唑、呋咱）和六元氮杂环（三嗪、四嗪）及其衍生物。其特有的高生成焓不是来源于骨架碳原子的燃烧或者笼型结构张力，而是直接由其本身所有的C-N键、N=N键、N-H键和N-N键给予。目前研究的富氮化合物其密度和生成焓均比HMX和CL-20高，有着非常好的推进性能。且由于富氮化合物不含Cl、F等卤素元素和金属成分，其特征信号相对传统高氯酸铵-铝推进剂很低，不易被反导系统识别、追踪，大大提高了飞行武器的生存能力和突防能力。
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项目名称：
1：5-硝基四唑起爆药合成改进（进行中，辽宁省普通高等学校本科大学生创新创业竞赛项目中心备案）

2：新型富氮杂环高能推进剂合成（进行中，辽宁省普通高等学校本科大学生创新创业竞赛项目中心备案）

3：新型偕二取代双环高能量密度化合物的合成（待开展）

4：3,5-取代基-1,2,4-三唑类高氮化合物的绿色合成（待开展）

5：基于5-Nitroblue tetrazolium的含能化合物分子修饰研究（待开展）
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研究意义：
1：目前已发现合成的5-硝基四唑起爆药大多具有优于现有起爆药的性质和良好的性能；因此，以项目探究的“一锅法”新合成路线为基础，综合探究不同5-硝基四唑新型含能配合物的改进合成路线以及产物性能，进一步深入开展5-硝基四唑新型配合物起爆药的工业化研究，筛选出一种或多种集安全、感度适宜与高能输出、环保为一体的起爆药，做为新型军/民用火工品及适用新型起爆装置的装药，对于我国的国防工业发展以及军事实力的提升具有重要的意义。

2：基于富氮杂环化合物特有的高生成焓、高比冲等特点，本项目通过以不同的富氮杂环母环为基础结构，加以硝基（-NO2）、偶氮基（-N=N-）、叠氮基（-N3）、硝仿基（-C(NO2)3）等不同含能官能团修饰，试图合成一种或多种同时具有高比冲、高稳定性、高相容性、环保以及低特征信号的高能氧化剂、还原剂或弹道改性剂组分，同时对其中具有优秀性能的化合物进行形成机理分析及合成优化，降低合成成本，提高生产效率以适应现有推进剂生产线，为我国重点军事项目的新型火箭、导弹技术提供适合的高能推进剂装药，对于我国的国防工业发展以及军事实力的提升具有重要的意义。

3：基于富氮杂环环具有的高氮高生成焓特性，通过使用高能官能团对其进行基团修饰，自行设计了两种偕二取代基的双环高氮化合物，目标化合物的成功合成将具有重要的学术意义，对于提升我国相关研究领域的研究及军事水平有着重要价值。

4：3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑及其高氮衍生物大多具有优秀的爆炸性能，因此，以项目探究的One-pot reaction法合成路线为基础，综合探究不同3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑及其高氮衍生物的改进合成路线，进一步深入开展 3,5-二取代-1,2,4-三氮唑的工业化合成研究，筛选出一种集低成本、高产率、绿色环保等优点为一体的合成方案，为其做为新型军用火工品及适用新型起爆装置的装药提供技术支持，对于相关学术及应用研究有着重要意义。


5：5-硝基四唑基是一种集有高能量密度、高生成焓、高反应活性、高相容性的优秀高氮含能官能团，但各国研究者将其作为含能官能团的研究较少，没有将其应用价值最大发挥，本项目所进行的相关研究是该基团研究的全新领域，具有新颖、系统、高学术价值的特点，项目的成功，将代表国内外该基团的相关研究进入新的高度。
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研究内容：
参见项目名称及研究意义
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项目延伸：
因项目中涉及大量新型含能材料及其中间体的制备，故楼主将不定期在kc发布、更新相关制备类的学术帖，作为项目的附加价值，并可利用高校资源，对一些KC坛友提出的理论性问题进行实地实验、表征



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申请背景：
1：目前正在进行的两个项目因所获经费额度小（分别2000元人民币），2项目前期投入过大，导致1项目关键中间体5-氨基四氮唑缺少资金购买，暂停于产品流散性改进步骤

2：待开展的三个项目，经目前导师（主攻化学工艺及高分子）及学校特种能源工程与工艺相关讲师、教授审阅后，认为项目的可行性较高，但限于条件，只能由个人筹备

3：由于大学课程将在大三之后变得紧张，故楼主计划在课程较少，并能在课余自由使用学院实验室的大二期间进行上述项目

4：由于大部分项目将会申请专利，而专利申请费用不在A基金的资助范畴，故该类产生的大额费用将由楼主个人承担

【1】自2017年三月开始，个人生活费每月2500元人民币，除日常消费，每月将约500-800元及项目1中约600元资金用于的试剂及相关实验器材购买



综上所述，因项目经费缺口巨大，故申请满额度为10000元人民币的A基金作为个人筹备的经费来源，项目其余资金由个人生活费及信用贷款等方式筹备。
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申请资金数额：一万元人民币

资金使用预算：
试剂及仪器购买：2000【1】
表征费用：3000（化工学院的红外、紫外光谱，一次40元，材料学院的扫描电镜，一次50元以及可能涉及的XRD、DSC、质谱等）
文章发布费用：5000（优选含能材料、火炸药学报）

【1】所使用的试剂仪器购买类资金预算为7000元左右，申请的购买类资金将全部应用，无法确认该处的2000元具体应用在哪些试剂及仪器购买，故在此项楼主列举部分为优选重点购买项：
氯化亚砜（试剂级）
发烟硫酸（试剂级）
二氯甲烷（工业级）
DMF（试剂级）
DMSO（试剂级）
丙二腈（试剂级）
盐酸羟胺（工业级）
碳酸胍（医药级）
水合肼（试剂级）
双氰胺（工业级）
氰基乙酰胺（试剂级）
叠氮钠（试剂级）
乙酰丙酮（试剂级）
乙二醛（试剂级）
偶氮二甲酸二异丙酯（试剂级）
三氟化硼-乙醚（试剂级）
二氨基胍盐酸盐（医药级）
【2】在此处，楼主将在相关学术文章投稿时，优先将KC基金列为项目基金支持（目前竞争基金为辽宁省大学生创新创业实验基金）
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