钝感与高能是炸药合成工作者永恒的主题。研发出能量及热稳定性与HMX相当,感度与TATB相当的新型现代炸药,满足我国武器装备新的发展需求,是炸药合成科学家追求的理想目标。高氮耐高温杂环含能化合物因其碳氢含量低、特征信号低、对环境影响小、高正生成焓等特点受到研究人员越来越多的关注。高氮杂环化合物的含能离子盐,不仅可以继承了其母体中性化合物的优点,而且可以通过调节阴阳离子的结构形式,改变盐的性质,具有很强的可设计性,近年来正逐渐成为含能材料研究的一个重要方向。本论文设计并成功合成了-NH-氮桥连双环化合物N-（3,5-二硝基-1H-吡唑-4-基）-1H-四唑-5-胺2.4及其9种富氮含能离子盐,-NH-键的引入有利于氢键的形成,增加稳定性,同时双环桥连之间空间增大,有利于阴阳离子更好地匹配,增加密度。采用¹H NMR、¹³C NMR、IR和元素分析等手段对其进行了表征。并对化合物母体2.4及3,5-二氨基三唑盐2.12和3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑盐2.13进行¹⁵N NMR分析。进一步利用X-射线单晶衍射确定了双氨基胍盐2.9和3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑盐2.13的结构。其特点在于继承了4-氨基-3,5-二硝基吡唑（LLM-116）钝感的优良特性（除母体撞击感度为35 J外,其他含能离子盐测得的撞击感度均大于40 J）,属钝感炸药范畴;新型含能离子盐分解温度216-299 ^oC,热稳定性均高于LLM-116（T_d=178 ^oC）。母体2.4及其含能离子盐的密度介于1.67-1.86 g cm^-3。利用等键反应与Gaussian软件计算了2.4及其含能离子盐的生成焓为672.6-960 kJ mol^-1。通过EXPLO5 v6.01软件计算了2.4及含能离子盐的爆压和爆速,分别为25.9-38.6 GPa和8264-9364 m s^-1,爆轰性能优异。同时,2.4及其离子盐的含氮量介于51.09-60.86%,属于富氮含能化合物。其中,肼盐2.7具有优异的热稳定性（T_d=290oC）,钝感（IS>40 J）,优于HMX,且展现出较高的爆轰性能(v_D=9364 m s^-1,P_cj=37.0 GPa),为该系列盐中综合性能最好,具有良好的应用前景。设计并成功合成了以5-氨基-3,5-二硝基吡唑为初始原料,经氧化得到含有四个硝基基团和以-N=N-双键桥连的新型偶氮含能化合物（E）-1,2-双（3,5-二硝基-1H-吡唑-4-基）偶氮（H₂NPA,3.1）及其7种基于高氮阳离子的含能离子盐,并且合成了其金属钾盐。-N=N-键的引入,在增加氮含量的同时,焓值增加,有利于分解温度的提高。利用X-射线单晶衍射及¹⁵N NMR谱图分析,进一步确证了（E）-1,2-双（3,5-二硝基-1H-吡唑-4-基）偶氮钾盐K₂NPA及其双胍盐3.4的结构,验证了钾盐为新型3D MOF架构,由-N=N-桥连的两个吡唑环为反式结构。并利用扫描电镜得到金属钾盐的整体形貌图谱。新的含能离子盐化合物的热稳定性优异,分解温度介于156-315℃,母体H₂NPA（T_d=221℃）。所有化合物不经过熔化状态,直接分解。其中,铵盐3.2,胍盐3.4和3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑盐3.8相比RDX（230℃）的分解温度分别高出27,74和14℃。在这些化合物中,胍盐3.4显示出比HMX（T_d=287℃）更高的热稳定性（T_d=304℃）,并且与TATB（T_d=324℃）相当。因此,铵盐3.2和胍盐3.4可以归为超耐热含能化合物（T_d>250℃）。金属盐K₂NPA表现出优异的热稳定性,分解温度为315℃,远高于母体化合物的热稳定性（T_d=221℃）。这些结果证明,当与其原料LLM-116（T_d=178℃）相比时,-N=N-桥连杂环的制备有利于这些化合物的热稳定性,其在一定程度上大幅增强。测定了H₂NPA及其含能离子盐的密度为1.70-2.15 g cm^-3,其中铵盐3.2(d=1.81 g cm^-3)和3,5-二氨基-1,2,4-三唑盐3.7(d=1.80 g cm^-3)的密度接近RDX(d=1.82 g cm^-3)。金属盐K₂NPA具有最高的密度(d=2.15 g cm^-3)。利用等键反应与Gaussian软件计算了H₂NPA含能离子盐的生成焓介于45.7-1040.1 kJ mol^-1。测定了H₂NPA及其含能离子盐的感度,H₂NPA和盐胍盐3.4,氨基胍盐3.5,3,5-二氨基三唑盐3.7（IS>40 J）,表明它们属于撞击感度不敏感类含能化合物。同时,铵盐3.2,胍盐3.4,3,5-二氨基-1,2,4-三唑盐3.7和3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑盐3.8也属于摩擦感度不敏感级别（FS>360 N）。K₂NPA（棒状晶体）具有1.5 J的撞击感度和60 N的摩擦感度。采用EXPLO5 v6.01软件计算了H₂NPA及其含能离子盐的爆压和爆速,分别介于26.0-36.6 GPa和8224-9083 m s^-1。肼盐3.3的爆轰性能(v_D=9038 m s^-1,P_cj=35.5 GPa)最优异,高于RDX的爆轰性能(v_D=8748m s^-1,P_cj=34.8 GPa)。胍盐3.4具有良好的热稳定性,与RDX相当的密度,优异的爆轰性能,以及与TATB相当的撞击和摩擦感度,为该系列有机盐中综合性能最好。具有3D金属有机骨架的K₂NPA显示出优异的热稳定性（T_d=315.0℃）,优异的爆轰性能(v_D=8275 m s^-1,P_cj=31.1 GPa)(同时根据改进的Kamlet经验公式,计算的爆轰性能结果为v_D=7482 m s^-1,P_cj=27.3 GPa)和适度的感度,IS为1.5 J,静电火花感度为0.8 J,摩擦感度为60 N。K₂NPA具备良好性能,可作为耐高温绿色起爆药。成功合成了12种3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮（NTO）含能离子盐,除三氨基胍盐4.6外,其余NTO离子盐均表现出良好的热稳定性,分解温度介于203-270℃。进一步利用X-射线单晶衍射确证了NTO 3,4,5-三氨基-1,2,4-三唑盐4.10和3,6,7-三氨基-7H-[1,2,4]三唑[5,1-c][1,2,4]三唑-2-基盐4.11的结构。测定了所有化合物的密度,介于1.65-1.88 g cm^-3,其中咪基脲盐4.7的密度最高,高于RDX密度(d=1.88 g cm^-3)。用EXPLO5 6.01软件计算其爆轰性能,计算得到的爆压和爆速分别为26.8–38.1 GPa和8389–9575 m s^-1;摩擦感度介于60–360 N,均优于RDX。尤其是NTO肼盐4.2具有显著的爆轰性能(P_cj=38.1 GPa,v_D=9575 m s^-1),同时相对于母体NTO较强的酸性（pK_a=2.37）,NTO肼盐4.2的酸性较弱（pK_a=5.63）,在应用上更具有优势。此外,肼盐的颗粒大小通过扫描电镜测量分析达到二维亚微米级别。通过差示扫描量热法和真空安定性测试法两种方法进行了相容性测试,结果表明NTO肼盐与TNAZ、TATB、TKX-50、Al、NH₄ClO₄、CL-20、TNT和F2603橡胶均相容。相对于母体NTO,肼盐很好地弥补了其酸性和能量低的缺点,良好的相容性更加体现了NTO肼盐潜在的应用价值。总之,利用-NH-桥连二硝基吡唑环与四唑环合成的不对称含能材料,具有高密度、高生成焓、高爆轰性能等优点。以其为母体合成的离子盐中,肼盐2.7的分解温度高达290℃,爆速高于HMX,达到9364 m s^-1,撞击感度接近TATB,大于40 J,在此系列盐中综合性能最好,具有作为高能钝感炸药的潜能。以-N=N-桥连二硝基吡唑双环,形成对称型偶氮结构,以其作为离子盐前体合成的具有3D MOF架构的金属钾盐K₂NPA,具有高耐热（T_d=315℃）、高密度(d=2.15 g cm^-3)和远高于PdN₃的爆速(v_D=8246 m s^-1),在绿色起爆药方向具有潜在的应用价值;同时其双胍盐3.4的分解温度高达304℃,在耐热炸药方面具有潜在的应用价值。合成的12种NTO离子盐中,肼盐4.2性能优越,分解温度超过200℃,爆速高达9575 m s^-1。其相容性测试更突出了NTO肼盐在实际应用方面的潜在价值,同时NTO在我国已大规模生产,合成肼盐的原料来源解决,有望大规模生产。