질소가 풍부한 헤테로 고리화합물에 기초한 에너지 염의 고에너지 물질 성능에 대한 이론 연구
Computational Study of Energetic Salts Based on the Combination of Nitrogen-rich Heterocycles
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본 연구에서는 tetrazine과 oxadiazole 등의 질소가 많이 함유되어 있는 헤테로 고리화합물을 가진 음이온과 NH2OH, NH2NH2, CH8N6, C2H5N5 등의 양이온들과의 이온 결합을 통하여 생성된 에너지 염(energetic salts)에 대하여 열역학적 안정성, 밀도, 그리고 폭발 성능 등을 밀도 범함수 이론(dentisy functional theory, DFT)을 이용하여 계산하고 기존의 고성능 에너지 물질들과 비교하였다. 분자 구조 최적화 및 안정화 에너지는 B3LYP/cc-pVDZ 이론 수준에서 그리고 엔탈피 계산은 G2MP2 이론 수준에서 계산하였으며 폭발 성능은 Kamlet-Jacobs 방정식을 통하여 계산하였다. 결과적으로 크기가 작은 NH3OH+(1)와 NH2NH3 +(2) 양이온을 활용한 에너지 염은 폭발 성능 향상에 도움이 되며, 상대적으로 아미노기(-NH2)가 많은 CH9N6 +(3) 양이온은 안정성을높이는데 효과적일 것으로 예측되었다.
Abstract
The theoretical investigation has been performed to predict thermodynamic stability, density, detonation velocity, and detonation pressure of energetic salts produced by pairing of nitrogen-rich anions (tetrazine, oxadiazole etc.) and cations (NH3OH+, NH2NH3 +, CH9N6 +, C2H6N5 +). All possible geometries and the binding energy for the trigger bond of energetic salts have been optimized at the B3LYP/cc-pVDZ level of theory. The detonation velocity and detonation pressure have been calculated using Kamlet-Jacobs equation, while enthalpy has been predicted at the G2MP2 level of theory. The predicted results reveal that the energetic salts including small sized NH3OH+(1) and NH2NH3 +(2) cations increase detonation property. And also the energetic salts including more amino group (-NH2) such as CH9N6 +(3) cation increase thermodynamic stability. These results provide basic information for the development the high energy density materials (HEDMs).
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