Kubischer linker Stickstoff mit hoher Energiedichte erfolgreich bei Atmosphärendruck synthetisiert

Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Professor Wang Kaliumazid (KN₃) unter Verwendung der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD)-Technik.

Die Forschung ist veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte.

Cg-N ist ein reines Stickstoffmaterial, das aus durch NN-Einfachbindungen verbundenen Stickstoffatomen besteht und der Struktur von Diamant ähnelt. Es hat Aufmerksamkeit erregt, weil es eine hohe Energiedichte aufweist und bei seiner Zersetzung nur Stickstoffgas erzeugt. Die Entwicklung effizienter und sicherer Synthesemethoden unter Atmosphärendruck ist eine wichtige Herausforderung.

Seit 2020 nutzt das Forschungsteam Ab-initio-Berechnungen als theoretischen Leitfaden, um die Stabilität der cg-N-Oberfläche in verschiedenen Sättigungszuständen, Drücken und Temperaturen zu simulieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Oberflächeninstabilität bei niedrigem Druck zur Zersetzung von cg-N führte. Sie schlugen vor, dass die Sättigung der Oberflächensuspensionsbindungen und der Ladungstransfer cg-N bei Atmosphärendruck bis zu 750 K stabilisieren könnten.

In dieser Forschung wurde KN gewählt₃ Mit geringerer Toxizität und Explosivität als Vorläufer aufgrund der starken Elektronenübertragungskapazität von Kalium synthetisierte das Team erfolgreich cg-N mithilfe der PECVD-Technologie, ohne sich auf die begrenzende Wirkung von Kohlenstoffnanoröhren zu verlassen.

Messungen der Thermogravimetrie-Differential-Scanning-Kalorimetrie (TG-DSC) bestätigten, dass das synthetisierte cg-N eine thermische Stabilität bis zu 760 K aufweist, gefolgt von einer schnellen und intensiven thermischen Zersetzung.

Die Studie bietet eine effiziente und praktische Möglichkeit, cg-N bei Atmosphärendruck zu synthetisieren, und liefert laut dem Team auch neue Ideen für die Entwicklung zukünftiger Materialien mit hoher Energiedichte.