基体(TDI-TMP-T313)与氧化剂(AP)相互作用的第一性原理研究

2024-11-20 21:26   黑龙江  


这篇文章是关于基体(TDI-TMP-T313)与氧化剂(AP)相互作用的第一性原理研究。以下是文章的核心内容:


1. **研究目的和方法**:


- 使用密度泛函理论(DFT)研究氧化剂高氯酸铵(AP)的四种晶面(001)、(210)、(011)、(201)的表面能,并进行从头算分子动力学(AIMD)模拟以测试其稳定性。

- 计算基体组分(甲苯二异氰酸酯TDI、三羟基甲基丙烷TMP、三氟化硼三乙醇胺络合物T313)在氧化剂晶面的吸附能。

- 对基体和氧化剂之间的相互作用进行化学理论分析。

- 选择吸附物和晶面相互作用最强的T313-AP(201)体系,模拟其分子电子结构并观察原子间的电荷转移情况。


2. **研究结果**:


- AP的四个晶面的表面能均在-0.10 eV/Ų左右,表明晶面可以稳定存在,其中AP(201)具有最低的表面能,是最稳定的晶面。

- AIMD热稳定性分析发现,AP热分解后有H2O、NH3、HClO4及ClO3等产物生成,与实验结果高度一致。

- TDI、TMP和T313在AP表面的吸附能表明,这些反应物吸附在AP(001)面上时吸附较稳定,有良好的抗老化性能。特别是T313在AP(201)晶面的吸附最强,发生了化学吸附。

- 通过差分电荷图(CDD)和Bader电荷分析,发现T313中的N和O元素对键合剂与氧化剂的键合作用有较大影响,T313中的醇胺部分是键合的主要因素。


3. **结论**:


- 研究揭示了T313与AP的键合机理,对理解PBT叠氮推进剂的内在反应机理具有指导意义。


这篇文章通过理论模拟和计算化学方法,深入研究了基体和氧化剂在分子层面的相互作用,为高能叠氮推进剂的设计和性能优化提供了理论依据。

图1 高氯酸铵晶胞模型示意图 (a) 主视图;(b) 侧视图;(c) 俯视图;(d) 立体图

图2 AP晶面结构优化(左侧为前视图,右侧为俯视图)

图3 基于AIMD计算的AP各晶面稳定性研究 (红色圆圈内为H2 O,蓝色为NH3 ,绿色为HClO4 , 黑色为ClO3 )

图4 固化剂TDI、交联剂TMP、键合剂T313在氧化剂AP上 的相互作用

图5 T313-AP(201)解离情况



科研一席话
听君一席话,胜读十年书;科研一席话,怒发NSC。
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