纳米炸药具有更快的能量释放速率、更优的感度选择性和爆轰性能,在高燃速推进剂、高毁伤弹药、核武器和微型含能器件等诸多领域具有广泛的应用。1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)是唯一符合高能钝感标准的单质炸药,但过于钝感限制了其在含能部件中的应用,通过纳米化有效调控其能量释放速率和对特定刺激的响应敏感性可使其满足特殊使用要求。目前纳米化TATB的方法主要是以浓硫酸为溶剂,但浓硫酸的强氧化和强酸性使得制备的纳米TATB纯度较低。因此,本文采用实验和理论计算相结合的方法研究纳米TATB在浓硫酸中的杂质结构及其形成机理,并在此基础上研究高纯纳米TATB制备方法。主要内容如下:(1)采用实验表征和B3LYP理论计算方法研究了以浓硫酸作溶剂制备纳米TATB中含S杂质的结构和形成机理。结果表明,这种含S杂质结构是1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基-2,5-环己二烯硫酸氢盐,含S杂质的形成是由于TATB被浓硫酸中的H质子化。(2)为了研究采用浓硫酸制备的纳米TATB存在的另外一种杂质碳,我们提高了TATB与浓硫酸的反应时间和反应温度,促进了碳化过程。另外,采用量子化学方法研究了碳杂质的形成过程。实验结果表明浓硫酸分子的强脱水性使得TATB分子中氨基和硝基发生脱水反应而生成一系列的单体、二聚体以及四聚体产物。(3)为获得高纯度的纳米TATB,采用三氟甲磺酸为溶剂,去离子水为非溶剂,通过雾化喷射结晶法成功制备出高纯纳米TATB。研究了制备工艺(溶剂浓度、溶剂/非溶剂比等)对纳米TATB粒度的影响。最终获得平均粒径是60 nm,纯度达98.1%的纳米TATB。