多氮杂环类化合物具有良好的爆轰性能、感度以及清洁环保等优点,是一类性能良好应用广泛的高能量密度化合物。其中,二硝基甘胍及其衍生物就是这类物质的典型代表。从分子结构上来说,二硝基甘胍母环上有亚氨基,可以通过取代引入氨基、硝基、叠氮基等多种基团,进而提高其含氮量、氧平衡以及爆轰性能,筛选出优秀的多硝基甘胍类含能材料。本论文主要研究以下几个方面:(1)在DFT理论下,运用B3LYP/6-31G(d,p)的方法优化二氨基二硝基甘胍的结构,从而计算出其理论密度为1.73 g/cm3,标准摩尔生成焓为416.09 kJ/mol,理论爆速为8.90 km/s,爆压为34.27 GPa,爆热为1270.87 J/g,撞击感度h50(2.5 kg落锤)为53.21cm。计算结果表明该目标化和物的爆轰性能略优于RDX,且感度更低,是一种性能良好的新型高能量密度化合物。(2)以二硝基甘胍为原料,二苯基次膦酰羟胺(DppONH2)为氨化试剂,采用更为安全经济的氢氧化钠取代氢化钠,合成了二氨基二硝基甘胍,并对其结构进行了表征;研究了溶剂、pH、温度、时间、物料比对二氨基二硝基甘胍产率的影响,并通过正交试验确定最优反应条件;以最优反应条件进行了放大研究。(3)以二硝基甘胍为原料,经乙酰化、硝化合成四硝基甘胍,研究了四硝基甘胍的最优工艺条件;研究了 TNGG的水稳定性;合成了二硝基甘胍含能离子盐,并用DSC对其热分解性能进行研究。(4)对二硝基甘胍类含能材料进行单晶培养,成功培养出二硝基甘胍的单晶。结果表明:二硝基甘胍的晶体属Orthorhombic晶系,空间点群为Fdd2;二硝基甘胍晶体中存在大量分子间氢键,这使得其熔点较高,具有良好的耐热性能和感度。