由于高氮杂环化合物具有生成焓高、碳氢含量低、热稳定性好等特点,其作为新型高能量密度材料的研究已受到各国的广泛重视。但国内对这类化合物的分子结构特性、合成规律和方法、热分解特性等方面还缺乏系统的研究。本文利用HyperChem7.0软件,采用不同的计算方法对高氮含能化合物分子结构进行了理论计算,得到了键长、原子上的电荷、生成焓、分子轨道能量、静电势和键能等分子结构参数,研究了高氮含能化合物分子结构与能量、稳定性和感度的相关性。系统分析和总结了高氮化合物的四唑环、四嗪环、呋咱环及其稠杂环的合成方法,环上的取代、氧化、配位和环加成等反应规律。提出了两种代号分别为D NH2和D NO2新型高氮含能化合物的合成路线。采用正交实验研究了DAG、DAF的反应温度、反应物配比、反应时间等因素对产率的影响,得到了最佳的合成条件。采用一锅法由乙二醛合成的二氨基乙二肟(DAG)产率达到61%。在此基础上,合成了四种呋咱类高氮含能化合物—3氨基4硝基呋咱(ANF)、二氨基氧化偶氮二呋咱(DAOAF)、二氨基偶氮二呋咱(DAAF)和二硝基氧化偶氮二呋咱(DNOAF)。分子结构表征结果确认了合成产物为目标化合物。研究了TAGZT、BTATz、LAX 112、DNOAF四种高氮化合物及其含能材料在高压及快速加热条件下的热分解特征、规律和机理。获得了TAGZT、BTATz和LAX 112的热分解动力学参数和方程。PDSC研究结果表明,TAGZT和BTATz的热分解对压强不敏感,但LAX 112和DNOAF对压强敏感。DTA、TG DTG实验结果表明TAGZT、BTATz、LAX 112和氧化剂AP之间的热分解具有相互促进作用。根据固相(气相)原位反应池/FT IR联用试验结果,并综合其它热分析研究的结果,提出了TAGZT、BTATz、LAX 112、DNOAF四种高氮含能化合物的热分解历程。