1,3,5-三硝基-六氢化-1,3,5-三嗪-2(1H)-酮(Keto-RDX)新法合成、晶体结构和热性能研究

研究了1,3,5-三硝基-六氢化-1,3,5-三嗪-2(1H)-酮(Keto-RDX)的合成新方法,以乌洛托品和硝基胍为原料,通过Mannich反应得到2-硝亚胺基-六氢化-1,3,5-三嗪盐酸盐(NIHT·HCl),用HNO3/AC2O硝化可得Keto-RDX,并采用核磁共振、红外、质谱以及元素分析等进行了结构表征.培养了Keto-RDX单晶,晶体结构解析表明:晶体属于正交晶系,空间群Pnma,晶胞参数a=1.0057(17)nm,b=1.3483(2)nm,c=0.5982(10)nm,V=0.8112(2)nm3,Z=4,Dc=1.933 g/cm3,μ=0.188 mm-1,F(000)=480.差示扫描量热(DSC)法和热失重(TG/DTG)法分析表明,Keto-RDX分解峰温为211.4℃(DSC),在185.00～202.79℃为固相分解阶段,峰温为198.61℃,质量损失为21.45%,在202.79～230.00℃为液相分解阶段,质量损失为77.83%,峰温为213.78℃,热稳定性较RDX差.     

新型多有源区隧道再生光耦合大功率半导体激光器

针对大功率半导体激光器面临的主要困难,提出并实现了一种隧道再生多有源区耦合大光腔 高效大功率半导体激光器机理.该机理能有效地解决光功率密度过高引起的端面灾变性毁坏 、热烧毁和光束质量差等大功率激光器存在的主要问题.采用低压金属有机化合物气相淀积 方法生长了以碳和硅作为掺杂剂的GaAs隧道结、GaAs/InGaAs 应变量子阱有源区和新型多有 源区半导体激光器外延结构,并制备了高性能大功率980nm激光器件.三有源区激光器外微分 量子效率达2.2,2A驱动电流下单面未镀膜激光输出功率高达2.5W. 关键词： 半导体激光器 大功率 金属有机化合物气相沉积     

3,3’-二氰基二呋咱基醚(FOF-2)的合成、表征及量子化学研究

以3-氨基-4-酰胺肟基呋咱(AAOF)为原料, 经两次氧化、分子间醚化得到3,3’-二氰基二呋咱基醚(FOF-2), 收率90.9%, 并通过IR, 1H NMR, 13C NMR, MS, 元素分析, DSC等分析手段对其结构进行了表征. 初步探讨了硝基分子间醚化合成FOF-2的反应机理; 确定了Caro’s acid氧化、分子间醚化的最佳条件. 用B3LYP方法, 在6-31G(d,p)基组水平上对其结构进行了计算, 得到了其稳定的几何构型和键级; 在振动分析的基础上求得体系的振动频率、IR谱及不同温度下的热力学性质, 并得到了温度对热力学性能影响的关系式; 探讨了其热解机理, 计算出醚键断裂时的活化能.     

3,3’-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)新法合成、表征与量子化学研究

自行设计了3,3’-偶氮双(6-氨基-1,2,4,5-四嗪)(DAAT)新合成路线、采用3,5-双(3,5-二甲基吡唑-1-基)-1,2,4,5-四嗪(BDT)为原料, 由文献报道的4步反应缩减为2步, 经高压氨解、高锰酸钾氧化合成了DAAT, 总收率大幅提高, 达到58.1%, 并采用元素分析、红外光谱、核磁共振光谱等进行了结构表征. 为了从分子水平探索DAAT的性能, 采用B3LYP法, 在6-31G(d,p)基组水平上对DAAT的结构进行了优化, 计算了其性能, 获得稳定的几何构型、分子轨道及键级; 在振动分析的基础上求得体系的振动频率、IR谱及不同温度下的热力学性质, 并得温度对热力学性能影响的关系式. 结果表明: DAAT分子结构中偶氮基两侧的四嗪环和氨基基本在同一个平面上, 形成一个大的共轭π键; 红外谱计算频率和强度与实验结果整体吻合较好; 热能( )、热容( )和熵( )均随温度的升高而增大.     

3-氨基-4-氧代氰基呋咱捕获与表征

3,4-双(4-氨基呋咱-3-基)氧化呋咱由活性中间体3-氨基-4-氧代氰基呋咱分子间发生二聚获得,但3-氨基-4-氧代氰基呋咱不稳定,无法通过分离、纯化及光谱鉴定证实其存在.采用4种不同的烯烃与3-氨基-4-氧代氰基呋咱发生1,3-偶极环加成反应得到3-(4-氨基呋咱-3-基)-5-氰基-Δ2-异噁唑啉、3-(4-氨基呋咱-3-基)-5-乙酰氧基-Δ2-异噁唑啉、3-(4-氨基呋咱-3-基)-5-正丁基-Δ2-异噁唑啉及3-(4-氨基呋咱-3-基)-环己烷并-Δ2-异噁唑啉4种Δ2-异噁唑啉衍生物;采用苯甲酰氯为捕获剂,与3-氨基-4-氧代氰基呋咱反应获得了3-氨基-4-(N-苯甲酸基氨基羰基)呋咱化合物;通过红外光谱、核磁共振光谱、质谱、元素分析表征了5种新化合物的结构,提供了活性中间体3-氨基-4-氧代氰基呋咱存在的间接证据.     

3,4-双(4'-叠氮基呋咱-3'-基)氧化呋咱合成、表征与晶体结构研究

自行设计了3,4-双(4'-叠氮基呋咱-3'-基)氧化呋咱(DAZTF)的分子结构与合成方法,采用3-氨基呋咱-4-酰氯肟为原料,经重氮化、叠氮化、分子间缩合环化等反应合成目标化合物DAZTF,总收率为81%,并采用红外光谱、核磁共振光谱、质谱以及元素分析等进行了结构表征;首次培养了DAZTF单晶,X射线单晶衍射结果表明:DAZTF晶体属于单斜晶系,P2(1)/n空间群,a=1.1620(6)nm,b=0.6977(4)nm,c=1.4446(8)nm,α=90o,β=98.331(9)o,γ=90o,V=1.1589(11)nm3,Z=4,Dc=1.743g/cm3,μ=0.150mm-1,F(000)=608;同时,开展了DAZTF部分性能研究,其熔点50～52℃,分解温度204.20℃,摩擦感度86%～100%(90°摆角),撞击感度86%～100%(10kg,25cm).     

3,6-双(1H-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪的合成、表征及量子化学研究

以三氨基胍硝酸盐、戊二酮为起始原料, 经缩合、氧化、取代等反应合成了3,6-双(1H-1,2,3,4-四唑-5-氨基)-1,2,4,5-四嗪(BTATz), 并通过元素分析、红外、核磁、差示扫描量热法(DSC)等分析手段对其进行了表征. 采用亚硝酸钠/乙酸代替了二氧化氮/N-甲基吡咯烷酮, 改进了氧化步骤, 降低了成本, 简化了合成工艺. 用B3LYP方法, 在6-31G(d,p)基组水平上对其性能进行了计算, 得到了其稳定的几何构型和键级; 在振动分析的基础上求得体系的振动频率、IR谱及不同温度下的热力学性质, 并得到了温度对热力学性能影响的关系式; 探讨了其热解机理, 推断出四唑环开环时的过渡态和活化能.     

大光腔小垂直发散角InGaAs/GaAs/AlGaAs半导体激光器

提出并实现了新型隧道再生耦合大光腔半导体激光器，近场光斑宽度达到1μm，较普通半导体激光器提高了一个数量级，有效地解决了普通半导体激光器由于发光面积狭窄而导致的端面灾变性毁坏和垂直发散角大的问题. 采用低压金属有机物化学气相沉积方法生长了以C和Si分别作为掺杂剂的AlGaAs隧道结、GaAs/InGaAs应变量子阱有源区和新型半导体激光器外延结构，并制备出器件，其垂直发散角为20°，阈值电流密度为277A/cm2，斜率效率在未镀膜时达到0.80W/A. 关键词： 半导体激光器 大光腔 隧道再生     

微通道反应器在不对称催化中的应用

不对称催化是合成手性化合物的重要手段,针对该领域已开展了大量的研究工作并获得了引人瞩目的研究成果。相比于传统的釜式反应器,微通道反应器具有传质/传热效率高、反应时间短、易于自动化和提高安全性等优势。因此,将微通道反应器应用于不对称催化领域已成为当前的研究热点,并且在耦合在线分析、多相催化和光催化等领域已展现出良好的应用前景。本文对近年来微通道反应器在不对称催化领域中的最新研究进展进行总结和综述,并对未来的发展方向进行展望。     

多横模复折射率波导的数值求解

对多横模复折射率波导,提出了一个将实折射率数值法、微扰法和打靶法有机结合起来的RPS法,该方法简单实用,求解速度快,精度高,无须在整个复平面上寻找导波模式的复传播常数。通过五层平板波导计算表明,该方法可以精确地求得复折射率波导的所有TE和TM模式。