能源是人类生活的物质基础,也是科学研究的永恒课题,其中高能量密度材料的合成一直是凝聚态物理与材料科学研究中的热点问题。压力是独立于温度和组分的基本热力学参数,可以改变原子排列和电子态分布,从而引起物质的结构发生变化,使得常压下难以合成的材料在压力的作用下得以实现。单键态的聚合氮以其较高的能量密度(高达38.4 k J/cm3)和清洁的产物(氮气)成为物理学中十分重要的研究领域。高压是合成聚合氮的一种有效方法。自从叠氮化钠在3300K和120 GPa的条件下成功转变为常压下亚稳态的单键态聚合氮之后,叠氮化物成为高压下合成聚合氮的理想前驱体。但是大量无机叠氮化物的理论和实验研究表明,叠氮根在高压下不容易弯曲,从而很难发生电子轨道杂化,进而发生氮聚合的压力较高,这限制了实际应用与科学研究。有机叠氮化物作为叠氮化物的另一个重要分支,其叠氮基的电子结构与无机叠氮化物中叠氮根的电子结构不同。这种不同的电子结构会使叠氮基表现出异于叠氮根的高压行为,很可能会更容易形成聚合氮,从而降低发生氮聚合的压力点。本论文采用金刚石对顶砧装置,利用高压拉曼散射、高压红外吸收以及高压同步辐射X光衍射技术,对三类典型的有机叠氮化物进行系统的高压研究,探究其高压结构相变和相变类型,揭示了叠氮基的高压行为规律以及影响叠氮基高压行为的因素。首先,我们对卞基叠氮化物叠氮苄进行高压拉曼散射和高压同步辐射X光衍射实验,实验的最高压力为30.8 GPa。通过实验与理论计算相结合,对叠氮苄的常压拉曼光谱进行完整的指认。在0.67 GPa和2.7 GPa时,叠氮苄分别发生一次构象改变和一次结构相变。构象改变主要是由叠氮苄中的亚甲基旋转引起的。2.7 GPa时,拉曼峰呈现反常红移现象,并且在XRD谱中出现一些衍射点,同时原本属于液态的衍射环消失,表明叠氮苄转变成固态,发生液固相变。高压下,叠氮基受到亚甲基的影响而发生旋转,并在25.6 GPa时叠氮基分解。我们发现叠氮基的分解压力点比叠氮根的分解压力点要低,这可能有利于叠氮基在更低压力下形成聚合氮。当达到实验的最高压力30.8 GPa时,叠氮苄转化为非晶态。其次,我们对磺酰叠氮化物4-乙酰氨基苯磺酰叠氮(4-ABSA)、4-羧基苯磺酰叠氮(4-CBSA)、4-对甲苯磺酰叠氮(4-Ts N3)分别进行高压拉曼散射、高压红外吸收和高压同步辐射X光衍射实验。4-ABSA在0.8~2 GPa和4.2 GPa发生两次结构相变,在13GPa时转变为非晶态。第一次相变是由于苯环变形和甲基旋转造成的。第二次相变是由于甲基的扭曲和分子间氢键键能的改变。叠氮基在高压下旋转。4-CBSA在0.5 GPa和2.5~5.5 GPa的压力范围内发生两次结构相变,在14.6 GPa时转变为非晶态。由于分子构象的改变使4-CBSA从相I变到相II,由于苯环的变形和分子间氢键的改变使4-CBSA从相II变到相III。叠氮基在压力的作用下先弯折后旋转,到10.5 GPa时开始分解。4-Ts N3在0.7 GPa、2.7 GPa、6.3 GPa发生三次结构相变,在15.6 GPa时转变为非晶态。第一次相变是由于C-H…?相互作用重排使晶体结构的对称性降低。第二次相变是由于4-Ts N3分子构象发生改变。第三次相变是由磺酰基发生旋转造成的,并且受到磺酰基的影响,叠氮基发生弯折。最后,我们对叠氮三甲基锡烷(TMSn A)进行高压拉曼散射、高压红外吸收和高压同步辐射X光衍射实验,实验的最高压力为35.2 GPa。常压下,TMSn A中的叠氮基是直线型非对称的,有着部分离子性和部分共价性的特点。在1.4 GPa时,甲基的旋转使分子内有机基团的相对位置发生微小的改变,引起TMSn A的第一次结构相变。在6.6 GPa时,由于甲基的变形造成晶格的扭曲使TMSn A发生第二次结构相变,进而造成叠氮基的对称性降低,共价性增强而离子性减弱。叠氮基的这种特殊性质可能使相邻的叠氮基在足够高的压力下发生键合,从而发生氮聚合反应。