中文摘要：

以TATP为代表的过氧化物炸药具有全新的概念，代表了高能化合物的一个发展方向。目前限制其应用的主要障碍是稳定性不高，解决这一问题的关键是弄清O-O单键的特殊稳定机制。本项目首次提出从两个不同的角度出发进行研究一是分子内稳定机制。对TATP分子的侧链或骨架碳进行修饰或改变，考察环杂原子及取代基的电子效应（吸电子和供电子）和空间效应（基团体积）对O-O单键稳定性的影响规律；二是分子外稳定机制。对TATP分子外的条件进行改变，包括同种和其它分子（形成晶体和共晶体）、离子（以配位键形成络合物）、主体结构如多孔材料（形成氢键等相互作用），考察它们对O-O单键稳定性的影响规律。对根据两种机制制备的产物进行结构表征和炸药性能测试。获得热性能、感度、爆轰性能等数据，通过对比和分析，阐明过氧化物炸药O-O单键的稳定机制。

结论摘要：

以TATP为代表的过氧化物炸药具有全新的概念，代表了高能化合物的一个发展方向。目前限制其应用的主要障碍是稳定性不高，解决这一问题的关键是弄清O-O单键的特殊稳定机制。本项目分别从分子内和分子外稳定机制两个角度出发进行研究。 实验发现，分子内稳定O-O单键的机制具有较大的局限性。通过改变TATP分子的取代基，发现当甲基侧链变为供电子的乙基等更大体积基团时，其稳定性提高，但能量密度降低；尝试制备硝基等吸电子含能基团为侧链的过氧化物时，没有发现有综合性能超过TATP的新炸药。对比TATP与其类似物的性质可以发现，如果改变任何一个有利于提高O-O单键稳定性的条件，其它因素对其稳定性就变得更不利，抵消掉改变条件带来的影响，所以净结果总是在破坏TATP的稳定性。 O-O单键的分子外稳定机制可行性高。在已经实施的3个策略中，虽然在寻找合适的TATP共晶或金属配位络合物体系方面并没有重大发现，但主客体结构却显示出较高的稳定性特征，实验结果表明，主客体结构材料不仅稳定性明显高于单质TATP，而且纳米级的分散使其能量释放效率也有显著提高。该策略的实质是通过主客体之间强烈的相互作用来实现体系稳定。以TATP/SBA-15为例，由于有一定比例的羟基等官能团分布在孔道表面，它们会与TATP分子中O-O单键的孤对电子发生一定程度的相互作用，如配位或形成氢键等，经过诱导自组装过程形成稳定的“限位效应含能材料”。在这类材料中，纳米级的限制空间既能稳定TATP，主体骨架材料的刚性结构又能有效抵御外部的机械冲击，通常使其具有较低的机械感度；而一旦引发释能反应，其巨大的比表面积又使反应更加完全，能量释放效率更高。 研究工作按照项目计划书的要求完成，取得了一系列成果，初步阐明了过氧化物炸药O-O单键的稳定机制。总的结论是应用分子内稳定O-O单键的机制极易导致键的不稳定甚至断裂，因此具有较大的局限性，不易实现；分子外稳定机制中，O-O单键与主体材料官能团的强相互作用易于实现，这样的稳定机制可行性高。在外稳定策略的指导下，不仅能够设计制备出性能优良的新型复合含能材料，而且还有望在含能材料的分离检测等领域得到应用。