全氮阴离子盐
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1月27日，正值中国农历新年，在阵阵爆竹声中中国科研人员在国际含能材料领域也发出新年最强音！南京理工大学化工学院胡炳成教授团队成功合成世界首个全氮阴离子盐，该研究被刊登在国际顶级期刊Science上，与此同时，该研究成果也意味着中国材料科研人员占领了新一代超高能含能材料研究国际制高点。
在各界都在关注这一突破性成果的时，材料人网在第一时间为大家采访到了胡炳成教授本人，看看他对全氮阴离子盐及科研都说了些什么？
【关于全氮阴离子盐】
材料人：全氮阴离子盐在制备过程中是否非常危险，都会遇到哪些困难？这一物质的出现是否具有潜在的爆炸性？
胡炳成教授：全氮阴离子盐在此以前从未被合成出来过，关于它的物化性质都是未知的，因此，我们在实验过程中都是格外小心，严格控制合成的量，其最大的困难就是五元氮环不稳定，即使很弱的氧化剂也能造成其分解。正如我们在文章中论述的那样，Fe3+都能造成氮氮键的断裂，这也是国内外科学家们一直未能切断C-N键而保持五元氮环的完整性的原因。我们团队一直坚持从事该化合物的合成研究，经历了成千上百次的失败，才合成得到全氮阴离子盐。在历经数年的研究中，我们一直按照学校和学院的安全教育指示，整个研究过程中并未出现过类似爆炸的情况，但不排除全氮阴离子盐不具备潜在的爆炸性。
材料人：目前已知的TNT爆炸温度达200℃以上，而看报道中提到该稳定全氮阴离子盐分解温度高达116.8 ℃，很想知道在该温度下全氮阴离子盐作为炸药的引爆机制是什么？是否能保证引爆前全氮阴离子盐不分解？
胡炳成教授：如果读者认真读了science这篇文章，不难发现全文未提全氮阴离子盐能够爆炸，以及作为威力较高的爆炸物。从基础研究的角度，我们的目的就是合成出这个人们梦寐以求的五元氮环-也称五唑阴离子，它不仅是科学家们所说的高能量密度含能材料全氮化合物，也是唑类家族中的最后一员。因为它从未被稳定下来，所以国内外都比较关注。如果一定要把全氮阴离子盐当作爆炸物，并且和TNT相比，我们认为后面的路还很长，科学的研究任道重远。目前如果我们谈论引爆机制等还为时过早，不切合实际。
材料人：全氮阴离子盐与之前美国合成的全氮阳离子（N5＋）盐相比有什么优势？例如在合成方面，在实际应用方面，在引爆机制方面等。
胡炳成教授：在全氮阴离子盐中N5ˉ离子呈环状结构，五个氮原子上的电子离域共轭而使N5ˉ离子环具有一定的芳香性，而之前美国合成的全氮阳离子N5＋是链状的，因此，全氮阴离子的稳定性好于全氮阳离子。
在合成方面全氮阴离子盐具有实验操作简单，所用原料都很安全，不存在毒性和腐蚀性，而全氮阳离子的合成需要使用毒、腐蚀性大的氢氟酸。
谈到实际应用，不得不提的是，当年全氮阳离子（N5＋）被报道后，国内外科学家都在期望五唑阴离子（N5ˉ），因为理论预测N5＋N5ˉ有可能稳定存在。如果在这个方面能成功组装，全氮化合物就离我们很近了。
材料人：这种物质能否批量合成，现阶段在走向实际应用还需要解决什么问题？
胡炳成教授：从基础研究到工业化批量生产，不仅是合成技术还需配套的装备，没实现之前都需一步一步向前推进。现阶段，该全氮阴离子盐无论从结构还是性能，都不适合作为含能材料，但却是将来应用最根本的基础。后续还需要对其结构多样化和综合性能进行深入研究，使其成为真正意义上的“含能材料”。
材料人：如果这种潜在的炸药的确如某些媒体描述的那样炸后无污染，它的引爆物质是否有污染性？合成过程是否有污染性？
胡炳成教授：某些媒体描述的炸后无污染也是全氮化合物作为新型含能材料的优势之一，因为论文报道的全氮阴离子盐目前还不具备作为含能材料的条件，所以对于关注引爆物质是否有污染性以及合成过程是否有污染性还不好下定性的结论。
【关于科研】
材料人：您目前的领域是什么？
胡炳成教授：目前我的研究领域包括：全氮离子盐及多硝基多氮杂环含能化合物的合成和应用；天然环状四吡咯化合物的合成和应用；化学工程及化工工艺的研究与设计。
材料人：请问您是在怎样的背景下决定多氮杂环及环状四吡咯化合物的合成和应用这个研究方向的呢？
胡炳成教授：多氮杂环化合物作为高能量密度材料的典型代表，具有高密度，高爆轰性能等优点，一直是世界各国学者的研究重点，基于我校的军工背景，我们一直在为我国军事工业开发新的高能量密度材料及其制备工艺奋斗着。环状四吡咯化合物构成的金属卟啉化合物是高效、绿色、节能的仿生催化剂，在有机合成、催化、材料、生物等领域具有广泛的应用。在化学工业中运用此类催化剂能大大的减少环境污染，降低能耗，符合绿色发展的国家战略。
材料人：您认为科学研究最重要的品质是什么呢？
胡炳成教授：坚持不懈，勇于探索，求真务实，成不骄败不馁，专注，踏踏实实做事。
材料人：未来您的研究重点会放在哪个或哪些方向上？
胡炳成教授：继续在我现有的研究方向上进行深入研究，当然主要侧重点在于全氮化合物的合成与应用，目前合成的全氮阴离子盐无论从结构还是性能，都不适合作为含能材料，但却是将来应用最根本的基础。后续我们将对这个最基础的全氮阴离子盐采用金属离子或/和多氮阳离子进行组装并开展它们的性能研究，努力把全氮阴离子盐转化成真正意义上的“含能材料”，为我国全氮含能材料的进一步发展做出自己的贡献。
【写在最后】
尽管正处中国农历新年，胡炳成教授却依然忙于工作。他和他的团队正在用实际行动证明着他在采访伊始的那句话：作为中国人我们都应该为祖国的繁荣强盛而负责任！也祝愿胡炳成教授和他的团队在新的一年能够取得更为丰硕的成果！
新年之际，材料人网也祝愿所有的科研工作者新年快乐，阖家幸福，在科研路上取得更多更好的研究成果！
注：论文下载请戳Synthesis and characterization of the pentazolate anion cyclo-N5ˉ in (N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（微信读者请点击“阅读原文”）
材料牛编辑晓fire编辑整理。
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