综述：多功能五唑类材料的制备、结构与性能

（编辑推荐）本综述系统总结了五唑阴离子(cycloN5 ? )作为新型高能材料（HEDMs）的研究进展，涵盖其单原子铁催化合成机制、金属五唑框架（MPF）、非金属盐/共晶设计、热分解稳定性策略及衍生物开发，为下一代环保含能化合物（ECPs）和多功能材料应用提供重要参考。

　　

Abstract
五唑阴离子(cycloN₅
^?
)作为2017年成功合成的全氮五元环化合物，因其无碳氢的高能量特性（爆热达11.40 kJ g^?1
）和环保分解产物（仅生成N₂
），成为继N₂
、N₃
^?
和N₅
⁺
后的研究热点。其五个等价氮原子形成的多配位特性，推动了从含能材料到多功能材料的跨领域应用。

Introduction
传统CHON系含能材料（如TNT爆热4.30 kJ g^?1
）已接近能量极限，而五唑化合物凭借N-N键主导的超高能量释放（比冲达400 s）成为突破方向。自NaN₅
成功合成后，已有30余种金属五唑框架（MPF）、50多种非金属盐及共晶被开发，推动了氮化学与材料科学的交叉创新。

Synthesis mechanism
突破性进展在于利用FeN₄
结构单原子催化剂替代甘氨酸亚铁，实现了cycloN₅
^?
的纯化与规模化制备。理论模拟揭示其通过断裂ArN₅
中C-N键的生成机制，为后续衍生化奠定基础。

Metal pentazolate frameworks
五唑配体的强配位能力构建了类沸石结构的多维框架，如锂/钠/钾五唑盐的拓扑可控合成。引入N₃
^?
、ClO₄
^?
等高能离子后，形成的含能配位聚合物（ECPs）展现出爆炸物潜力，但水合作用导致的敏感性仍是应用瓶颈。

Nonmetallic materials
羟铵盐(NH₃
OHN₅
)和肼盐(N₂
H₅
N₅
)因高氮含量（>90%）和清洁分解特性成为环保炸药候选。共晶设计通过氢键有机框架（HOF）策略显著提升密度（>1.9 g cm^?3
）和生成热（>400 kJ mol^?1
）。

Thermal decomposition
热稳定性提升依赖于三大机制：① 阳离子与cycloN₅
^?
的氢键网络（如NH₄
⁺
…N₅
^?
）；② π-π堆积作用；③ 水分子屏蔽效应。其中水合五唑钠的分解温度可提升至100°C以上。

Pentazolate derivatives
衍生化研究聚焦于HN₅
、FN₅
等简单衍生物，以及通过[3+2]环加成构建的N₈
、N₁₀
等多氮链。值得注意的是，(CH₃
)₂
NCHN-N₅
中甲基的位阻效应可延缓分解动力学。

Summary and outlook
未来研究需突破：① 常温常压下cycloN₅
^?
的长期稳定化；② 金属/非金属复合材料的协同效应；③ 微纳尺度五唑器件的可控组装。这些突破将使五唑材料在推进剂、微机电系统（MEMS）等领域展现变革性应用。