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开发新型高能、低（钝）感炸药是含能材料领域的研究热点之一。然而合成开发新型高能低感炸药具有很大挑战性，且比较危险，因此，理论研究含能材料结构与性质的关系，实验和理论结合是研究含能材料的重要手段之一。文献表明，硝基咪唑氮氨化物是一类具有潜在应用前景的高能、低感含能材料，还是合成其偶氮和氧化偶氮衍生物的关键前驱体。 因此，本论文以1-氨基-2，4-二硝基咪唑(ADNI)为合成目标;以与其相关的硝基唑类化合物为理论研究对象，采用量子化学方法，研究其结构与性能之间的关系，从中寻求一些性能参数好的化合物作为含能材料的优秀候选物，以备进一步研究。本论文完成的主要研究工作和取得的研究成果如下: (1)采用经验方法计算预估了设计的多硝基咪唑类炸药分子的物化和爆炸参数，结果表明:该类炸药的密度大，爆速和爆压介于TATB和HMX之间，是一类新型高能量密度材料化合物。其中ADNI的爆轰性能:爆速8.52km·s-1，爆压33.47GPa，是一种感度低的新型单质炸药。并且仔细分析三类硝基咪唑衍生物，发现偶氮及氧化偶氮联硝基咪唑化合物综合性能良好，值得进一步研究。 (2)采用密度泛函理论的B3LYP/aug-cc-pVDZ方法对6种N，N-偶氮-多硝基二唑化合物进行了结构优化，采用原子化方案、Monte-Carlo方法和VLW方程计算了它们的气态生成热、密度和爆速爆压。结果表明:6种化合物具有较高的正生成热、高密度、较高的键离解和良好的爆轰性能(爆速8.51～9.02km·s-1，爆压32.16～36.58GPa)。与常用炸药RDX(8.75km·s-1，34.70GPa)和HMX(8.96km·s-1，35.96GPa)相比，这些化合物显示出良好的应用前景，值得更深入研究，并且部分有很大潜力作为HEDMs的候选物。 (3)以2，4-二硝基咪唑为原料，以均三甲基苯磺酰羟胺(MSH)为氨化试剂，经两步反应在国内率先合成了ADNI。采用IR，MS，1HNMR等对其分子结构进行了表征;培养了ADNI的单晶，采用四圆单晶X射线衍射仪对其晶体结构进行了测试:ADNI属正交晶系，Pca21空间群，a=10.0626(14)(A)，b=55.684(8)(A)，c=11.5639(15)(A)，Z=4，密度1.774g·cm-3。 (4)对ADNI的合成工艺进行了优化，获得了一种先进高效，安全可靠，实用性强的ADNI制备工艺(投料比n(2，4-DNI)∶n(MSH)=1∶2.5，反应温度为室温，反应时间为5h，得率57.1％，纯度96.67％）。该工艺适宜于ADNI的放大生产，为ADNI的工程化应用奠定了坚实技术基础。 (5)研究了ADNI的热性质:熔点171.4℃，分解峰温为265.8℃。当升温速率趋近于0时的热分解温度222.47℃，表观活化能114.01kJ·mol-1，5s爆发点温度为312℃。小药量测试了ADNI的机械感度:摩擦、撞击感度为0，特性落高为104.2cm（5kg落锤）。