新型含能材料技术的突破能够提高武器系统的能量水平,对提升国防实力有着重要的作用。多硝基甲基(三硝基甲基和二硝基甲基)基团具有较高的氧含量,可以用来提高含能化合物的氧平衡和能量水平,但公开报道的多硝基甲基类含能化合物仍存在着合成路线长、收率低和热稳定性偏差等问题,限制了该类化合物的应用。目前,稳定型多硝基甲基类含能化合物的合成已成为含能材料领域的研究热点之一。本论文主要合成了四类共20个多硝基甲基含能化合物,研究了其结构和性能,包括以下四个部分:以2,2,2-三硝基乙醇为原料,使用氨基甲酸酯化和硝化的两步法合成了无卤氧化剂N-硝氨基甲酸三硝基乙醇酯(NTNC),总收率为98%,反应过程安全性高且操作简便。单晶X-射线衍射测得NTNC的晶体密度为1.857g·cm13,全自动气体置换法真密度仪测得其密度为1.7707g··m-3,差示扫描量热法(DSC)曲线表明NTNC的熔点为111.4 ℃,分解温度为165.8 ℃。此外,利用DSC研究了NTNC与常见固体推进剂组分及炸药间的化学相容性,为进一步研究其在混合炸药或推进剂组分中的实际应用打下了一定的基础。以NTNC为原料,通过与游离碱或阳离子的碳酸(氢)盐反应合成了2,2,2-三硝基乙氧羰基硝基胺的铵盐、胍盐、氨基胍盐、4-氨基-1,2,4-三唑盐和3-氨基-1,2,4-三唑盐共5个含能离子盐。测得其热分解温度、密度、撞击感度和摩擦感度分别介于121.1-137.8 ℃、1.753-1.827g·cm-3、1-20J和14-36N之间,计算爆压和爆速分别介于29.4-33.1GPa和8213-8596 m·s-1之间;其中4-氨基-1,2,4-三唑盐的密度为1.827 g·cm-3,分解温度为127.1 ℃,撞击感度和摩擦感度分别为14J和34N,计算爆压和爆速达到了33.1GPa和8596m·s-1。以4,6-二羟基-2-甲基嘧啶为底物,经硝化后使用阳离子的盐酸(硝酸)盐或游离碱溶液淬灭,合成了2-氨基-1,1,5,5-四硝基-4-氧代-3-氮杂-1-戊烯的铵盐、胍盐、氨基胍盐、二氨基胍盐、三氨基胍盐、4-氨基-1,2,4-三唑盐和3-氨基-1,2,4-三唑盐共7个含能离子盐。测得其热分解温度、密度、撞击感度和摩擦感度分别介于126.2-148.8 ℃、1.745-1.880g·cm-3、1-16J和48-84N之间,计算爆压和爆速介于28.6-34.3 GPa和8037-8674 m·s-1之间;其中铵盐的分解温度为143.4 ℃,密度为1.880g·cm-3,撞击感度和摩擦感度分别为8J和84N,爆压和爆速分别为34.3GPa和8674m s-1。以3-氨基-4-氯肟基呋咱为底物,分别使用N205/N204和N205硝化,合成了4-二硝基甲基-3-硝氨基呋咱钾盐和6-硝基-5-氧化吡唑-3,4-并呋咱钾盐。测得4-二硝基甲基-3-硝氨基呋咱钾盐的热分解温度为281.4 ℃,密度为2.174g·cm-3,撞击感度和摩擦感度分别为2 J和72 N,计算爆压和爆速分别达到了 27.2 GPa和7758 m·s-1,是一种潜在的绿色单质起爆药;6-硝基-5-氧化吡唑-3,4-并呋咱钾盐的热分解温度为200.5 ℃,密度达到了2.127 g·cm-3,撞击感度和摩擦感度分别为2J和42N,其合成为新型含能化合物的设计拓展了方向。此外,以4-二硝基甲基-3-硝氨基呋咱钾盐为原料合成了 4-二硝基甲基-3-硝氨基呋咱的铵盐、羟胺盐、肼盐、胍盐、氨基胍盐和3-氨基-1,2,4-三唑盐共6个含能离子盐。测得其热分解温度、密度、撞击感度和摩擦感度分别介于98.7-207.4 ℃、1.614-1.930 g·cm-3、2-14 J和64->360 N之间,计算爆压和爆速介于24.7-43.2 GPa和7710-9662 m·s-1之间;其中羟胺盐的热分解温度为175.0 ℃,密度达到了 1.930 g·cm-3,撞击感度和摩擦感度分别为8J和64N,爆压和爆速分别为43.2GPa和9662m·s-1,是一种潜力含能化合物。