Kubischer Gauche-Stickstoff mit hoher Energiedichte wurde erfolgreich bei Atmosphärendruck synthetisiert

Einer Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Wang unter Verwendung der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidungstechnik (PECVD).

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 ein wichtiges Thema.

Seit 2020 verwendet das Forschungsteam First-Principles-Berechnungen als theoretischen Leitfaden, um die Stabilität der cg-N-Oberfläche unter verschiedenen Sättigungszuständen, Drücken und Temperaturen zu simulieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Oberflächeninstabilität bei niedrigen Drücken zur cg-N-Zersetzung führte. Sie schlugen vor, dass die Sättigung der Oberflächensuspensionsbindungen und die Übertragung der Ladung cg-N bei Atmosphärendruck bis zu 750 K stabilisieren könnten.

In dieser Forschung wählte das Team KN3 mit geringerer Toxizität und Explosivität als Vorläufer aufgrund der starken Elektronenübertragungskapazität von Kalium und synthetisierte erfolgreich cg-N mithilfe der PECVD-Technologie, ohne sich auf den limitierenden Effekt 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 bequeme Möglichkeit, cg-N bei Atmosphärendruck zu synthetisieren, und liefert laut dem Team auch neue Ideen für die Entwicklung zukünftiger Materialien mit hoher Energiedichte.