量子力学对非晶模型中3,4-二硝基-1H-吡唑早期热解机制的洞察

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Quantum mechanics insights into the early pyrolysis mechanism of 3,4-dinitro-1H-pyrazole in the amorphous model

分子动力学模拟揭示3,4-二硝基-1H-吡唑（DNP）结晶态与无定形态的热分解路径差异，无定形态平衡阶段更长，主导离解机制为NO2/H的断裂，1位H与3位NO2离解更易发生，结晶态因更多H离解导致分解更快。

　　

自洽电荷密度泛函紧束缚分子动力学模拟揭示了结晶态和非晶态3,4-二硝基-1H-吡唑（DNP）在热分解过程中的不同路径。主要发现包括非晶态系统中的平衡时间较长，以及NO?/H解离机制占主导地位。结果表明，结晶态模型的势能演变与非晶态模型相似，但非晶态模型的平衡阶段更长。共识别出四种重要的分解反应：NO?解离、氢原子与硝基的相互作用、氢原子对硝基的攻击以及N-N键的断裂。其中前两种反应在DNP的分解过程中起主导作用，且1位氢原子和3位硝基的解离相对容易，这一结论也得到了量子化学计算的支持。对于环的开环反应，两种模型之间存在细微差异，主要表现为N-N键和C-N键的断裂，生成N?。此外，结晶态模型中发生的氢原子解离反应更多，因此DNP在结晶态下更易分解，产物生成的时间也早于非晶态模型。这些结果有助于我们理解具有层状结构的能量材料的热分解机制。