第一部分 基本理论 1
第1章 概述 1
1.1高能量密度材料的研究意义 1
1.2高能量密度材料的研究现状 3
1.2.1高能量密度材料的发展现状 3
1.2.2高能量密度材料的技术基础现状 7
1.2.3高能量密度材料的研究开发现状 8
1.3高能量密度材料的应用 14
1.3.1可利用HEDM提高弹药对目标的毁伤效率 14
1.3.2高能量密度材料在CMDB推进剂中的应用 17
1.3.3高能量密度材料分子设计 17
1.4能量密度材料的发展热点 20
1.4.1多硝基氮杂环化合物 21
1.4.2多硝基多环笼形化合物 24
1.4.3氮杂环原子簇化合物 25
1.4.4纯氮原子簇化合物 31
1.4.5氮杂原子簇的富氮化合物 32
1.5本书的研究方向和热点问题 37
1.5.1热力学稳定性的研究 37
1.5.2动力学稳定性的研究 38
1.5.3自然键轨道分析 38
1.5.4芳香性与稳定性关系的研究 39
第2章 理论原理与计算方法 43
2.1分子轨道的自洽场方程 44
2.2密度泛函理论 46
2.3基函数选择 49
2.4势能面 50
2.5自然键轨道 51
2.6化合物的芳香性 52
2.7实施方案和结果分析 53
2.7.1分子几何结构优化和过渡态（TS）的寻找 53
2.7.2振动频率的计算和分析 54
2.7.3电荷密度分布与布居数分析 54
2.7.4自然键轨道分析 56
2.7.5芳香性的分析 56
第二部分 纯氮化合物 59
第3章 五元环对氮原子簇稳定性的影响 59
3.1引言 59
3.2从头算和密度泛函理论方法 60
3.3系列五元环氮原子簇的结构与稳定性 60
3.3.1 N15原子簇的几何结构和能量 60
3.3.2 Nn同系物稳定性的比较 67
3.3.3结论 71
第4章N6势能面的理论研究 73
4.1引言 73
4.2计算方法 75
4.3系列六元环氮原子簇的结构与稳定性 75
4.3.1 N6异构体 75
4.3.2异构化反应及其过渡态 77
4.3.3构型2→3异构化反应的速率常数 78
4.3.4分解反应及其过渡态 78
第5章N7原子簇结构和动力学稳定性研究 83
5.1引言 83
5.2计算方法 84
5.3系列N7原子簇的结构与稳定性 84
5.3.1 N7原子簇稳定异构体 84
5.3.2异构化和分解反应及其过渡态 89
第6章N±7原子簇分解机理的理论研究 94
6.1引言 94
6.2计算方法 94
6.3系列N±7原子簇的结构与稳定性 95
6.3.1阳离子N+7的分解机理 97
6.3.2阴离子N-7的分解机理 99
第7章N11原子簇的理论研究 102
7.1引言 102
7.2计算方法 102
7.3系列N11原子簇的结构与稳定性 103
7.3.1 N+11原子簇 104
7.3.2 N-11原子簇 106
第8章N12原子簇势能面的理论研究 110
8.1引言 110
8.2计算方法 110
8.3系列N12原子簇的结构与稳定性 111
8.3.1 N12异构体 111
8.3.2 N12异构体的分解途径 115
第9章N±15原子簇结构和动力学稳定性的研究 124
9.1引言 124
9.2计算方法 125
9.3系列N+15原子簇的结构与稳定性 125
9.3.1 N+15原子簇的几何结构和能量 125
9.3.2 N+15原子簇分解反应的过渡态和反应势垒 128
9.4系列N-15原子簇的结构与稳定性 137
9.4.1 N-15原子簇的几何结构和能量 137
9.4.2 N-15原子簇分解反应的过渡态和反应势垒 140
第三部分 富氮化合物 147
第10章[N3X]+（X=O、S、Se、Te）体系的理论研究 147
10.1引言 147
10.2计算方法 148
10.3[N3X]+（X=O、S、Se、Te）体系的结构与稳定性 149
10.3.1 [N3X]+离子的几何结构和能量 149
10.3.2 N12分解和异构化反应的过渡态和分解势垒 152
10.3.3分解途径 156
10.3.4异构化途径 157
第11章 二元叠氮化合物M（N3）n（n=3-4）的密度泛函理论研究 160
11.1引言 160
11.2计算方法 161
11.3二元叠氮化合物M（N3）n（n=3-4）的结构与稳定性 161
11.3.1二元叠氮化合物M（N3）4的几何结构 161
11.3.2二元叠氮化合物M（N3）3的几何构型 164
11.3.3二元叠氮化合物M（N3）3和M（N3）4的自然键）轨道分析 166
第12章 富氮化合物BeN4的理论研究 172
12.1引言 172
12.2计算方法 173
12.3富氮化合物BeN4的结构与稳定性 173
第13章 MN5（M=Li、Na、K、Rb）动力学稳定性的研究 183
13.1引言 183
13.2计算方法 183
13.3富氮化合物MN5（M=Li、Na、K、Rb）的结构与）稳定性 188
13.3.1阳离子N+7的分解机理LiN5的结构和）动力学稳定性 188
13.3.2 NaN5和KN5的结构和动力学稳定性 190
13.3.3 RbN5的结构和动力学稳定性 192
13.3.4分解反应MN5-B→MN3+N2的速率常数 193
第14章 系列五唑化合物An（N5）6-n（A=B、Al、Si、P、S，）n=1-3）的密度泛函理论研究 197
14.1引言 197
14.2计算方法 198
14.3系列五唑化合物的结构与稳定性 198
14.3.1 An（N5）6-n（A=B、Al、Si、P、S，n=1-3）的）几何结构 198
14.3.2稳定性 202
14.3.3五唑化合物An（N5）6-n的自然键轨道分析 205
第15章 潜在的高能化合物H2N5M1～2N5H2）（M=Be、Mg、Ca、Zn和Cd） 208
15.1引言 208
15.2计算方法 209
15.3系列H2N5M1～2N5H2化合物的结构与性能 209
第16章 潜在的高能密度材料-纳米线原子簇Fen（N4）2-n+1（n=1-6） 220
16.1引言 220
16.2计算方法 221
16.3纳米线原子簇的结构与稳定性 222
16.3.1确定系列Fen（N4）2-Fen（N4）n+1化合物的稳定构型 222
16.3.2稳定性 222
16.3.3自然键轨道（NBO）分析 227
第17章 富氮化合物的芳香性研究 230
17.1平面交替四元环N2X2（X=O、S、Se和Te）的芳香）性与稳定性的关系 230
17.1.1系列N2 X2化合物的几何构型和稳定性 232
17.1.2系列N2 X2化合物的芳香性 235
17.1.3系列N2X2分子的π电子数满足“4n+2”规则 235
17.1.4轨道电荷分析 237
17.2 M2N4（M=Li、Na、K、Rb、Cs）中N24-芳香性的研究 239
17.2.1 M2N4复合物的几何结构和动力学稳定性 243
17.2.2 N2-4环在M2N4复合物中的芳香性 247
17.3平面N6环的芳香性化合物ScN-6、VN+6、Ca2N6和SCN6Cu 252
17.3.1 ScN-6、VN+6、Ca2N6和ScN6Cu化合物的几何构型 253
17.3.2 ScN-6、VN+6、Ca2N6和ScN6Cu化合物中的芳香性特征 256