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金属粉(Al, Mg, Ni等)可用作高能量燃料,添加到推进剂中可改善推进剂的性能,这样的材料被称为金属化含能材料。金属化含能材料具有许多优势性能,如突出的后燃烧效应,长时化学能释放性能,爆炸过程中的高温、高热特性,因此被普遍应用于武器弹药、兵器及推进剂中。本文以金属铝(A1)、镁(Mg)、铜(Cu)、铝镁合金(Al12Mg17)、铝铜合金(Al2Cu)、氧化铁(Fe2O3)、氧化铜(CuO)与1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯(FOX-7)为研究体系,运用量子力学方法,研究FOX-7在上述金属或金属氧化物表面的吸附与分解。主要研究结果如下:1).运用密度泛函理论GGA-PBE对Al(110)、Mg(001)、Cu(110)、Al12Mg17(110)、 Al2Cu(10)、Fe2O3(110)和CuO(110)表面进行表面弛豫。表面的几何结构、成键特性和电子结构呈现有别于块体材料的特性;表面层的电荷面密度的多少决定了表面能的大小,表面电荷面密度越高,表面能越低。2).通过吸附能(Eabs和吸附构型优化研究了FOX-7分子在Al、Mg、Cu、Al12Mg17、 Al2Cu、Fe2O3和CuO表面的吸附,吸附导致了FOX-7的分解。分解产生不同的产物,而共同的产物有:C2NH4NO2NO+O, C2N2H4NO2N+2O, C2NH4NONO+2O或C2N2H3NO2NO2H,这些产物吸附在表面上,吸附能最大为-1441.524kJ/mol(FOX-7在Mg表面吸附)。这些表面的金属原子很容易被FOX-7分解所产生的O和N原子氧化,形成强的共价键(如Al-N、Al-O等)。FOX-7分子在Fe203和CuO表面吸附时,Fe-O键和Cu-O键变化较大,Fe2O3和CuO因FOX-7分子在其表面的吸附而变得活泼。3).通过Mulliken电荷分析和态密度(DOS)分析研究FOX-7同表面发生相互作用时电子的转移机制。从表面向FOX-7分解产物转移的最多电子数为3.484e(FOX-7在Al12Mg17表面吸附),在整个吸附反应过程中,表面金属原子的电荷有所增加,而N和O原子的电荷迅速下降。FOX-7分解的构型中N和O原子的DOS峰都发生了不同程度的变化,体系之间发生强的化学作用。4).运用搜索过渡态理论来确定FOX-7分子同表面发生相互作用时反应路径的活化能及FOX-7分子的分解原理。.FOX-7在Mg(001)表面吸附时,活化能最小为19.18kcal/mol,而其它吸附构型的活化能垒要大。