High-energy metal–organic frameworks (MOFs) based on nitrogen-rich ligands are an emerging class of explosives, and density is one of the positive factors that can influence the performance of energetic materials. Thus, it is important to design and synthesize high-density energetic MOFs. In the present work, hydrothermal reactions of Cu(II) with the rigid polynitro heterocyclic ligands 5,5′-dinitro-2H,2′H-3,3′-bi-1,2,4-triazole (DNBT) and 5,5′-dinitro-3,3′-bis-1,2,4-triazole-1-diol (DNBTO) gave two high-density MOFs: [Cu(DNBT)(ATRZ)3]n (1) and [Cu(DNBTO)(ATRZ)2(H2O)2]n (2), where ATRZ represents 4,4′-azo-1,2,4-triazole. The structures were characterized by infrared spectroscopy, elemental analysis, ultraviolet-visible (UV) absorption spectroscopy and single-crystal X-ray diffraction. Their thermal stabilities were also determined by thermogravimetric/differential scanning calorimetry analysis (TG/DSC). The results revealed that complex 1 has a two-dimensional porous framework that possesses the most stable chair conformations (like cyclohexane), whereas complex 2 has a one-dimensional polymeric structure. Compared with previously reported MOFs based on copper ions, the complexes have higher density (ρ = 1.93 g cm−3 for complex 1 and ρ = 1.96 g cm−3 for complex 2) and high thermal stability (decomposition temperatures of 323 °C for complex 1 and 333.3 °C for complex 2), especially because of the introduction of an N–O bond in complex 2. We anticipate that these two complexes would be potential high-energy density materials.

中文翻译：

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基于 5,5'-Dinitro-2H,2'H-3,3'-bi-1,2,4-triazole 的高密度高能金属-有机骨架

基于富氮配体的高能金属有机骨架（MOF）是一类新兴的炸药，密度是影响含能材料性能的积极因素之一。因此，设计和合成高密度高能 MOF 非常重要。在目前的工作中，Cu(II) 与刚性多硝基杂环配体 5,5'-二硝基-2H,2'H-3,3'-bi-1,2,4-三唑 (DNBT) 和 5 ,5'-二硝基-3,3'-双-1,2,4-三唑-1-二醇 (DNBTO) 得到两种高密度 MOF：[Cu(DNBT)(ATRZ)3]n (1) 和 [ Cu(DNBTO)(ATRZ)2(H2O)2]n (2)，其中 ATRZ 代表 4,4'-偶氮-1,2,4-三唑。通过红外光谱、元素分析、紫外-可见（UV）吸收光谱和单晶X射线衍射对结构进行了表征。它们的热稳定性也通过热重/差示扫描量热分析 (TG/DSC) 确定。结果表明，配合物 1 具有二维多孔框架，具有最稳定的椅子构象（如环己烷），而配合物 2 具有一维聚合物结构。与先前报道的基于铜离子的 MOF 相比，该配合物具有更高的密度（配合物 1 的 ρ = 1.93 g cm−3 和配合物 2 的 ρ = 1.96 g cm−3）和高热稳定性（分解温度为 323 °C）配合物 1 和配合物 2) 的温度为 333.3 °C，特别是因为在配合物 2 中引入了 N-O 键。我们预计这两种配合物将成为潜在的高能量密度材料。结果表明，配合物 1 具有二维多孔框架，具有最稳定的椅子构象（如环己烷），而配合物 2 具有一维聚合物结构。与先前报道的基于铜离子的 MOF 相比，该配合物具有更高的密度（配合物 1 的 ρ = 1.93 g cm−3 和配合物 2 的 ρ = 1.96 g cm−3）和高热稳定性（分解温度为 323 °C）配合物 1 和配合物 2) 的温度为 333.3 °C，特别是因为在配合物 2 中引入了 N-O 键。我们预计这两种配合物将成为潜在的高能量密度材料。结果表明，配合物 1 具有二维多孔框架，具有最稳定的椅子构象（如环己烷），而配合物 2 具有一维聚合物结构。与先前报道的基于铜离子的 MOF 相比，该配合物具有更高的密度（配合物 1 的 ρ = 1.93 g cm−3 和配合物 2 的 ρ = 1.96 g cm−3）和高热稳定性（分解温度为 323 °C）配合物 1 和配合物 2) 的温度为 333.3 °C，特别是因为在配合物 2 中引入了 N-O 键。我们预计这两种配合物将成为潜在的高能量密度材料。