毛细管电泳电化学发光检测技术研究与应用

我们实验室一直致力于新型电化学检测方法的研究与应用，我们希望检测技术除了灵敏，还需要具有结构简单、操作方便、更好的选择性等特点。三联毗陡钉〔Ru（bPy）32+］电化学发光（ECL）方法已经在HPLC和流动注射中，在免疫分析和DNA探针分析中应用，用于生化物质分析、临床分析、疾病诊断、DNA序列测定、PCR反转录定量分析等。我们进一步发展了这种技术，使其应用于毛细管电泳分析，简称CE-ECL，可以预台CE-ECL技术将在分析科学领域中显示其快速、高效、灵敏、经济等优点。以建立和完善毛细管电泳发光检测技术和研究其分析应用体系为本论文的重点，主要包括以下几方面的工作内容：1．设计制作了柱端毛细管电泳电化学发光检测池，建立了电极和毛细管尺寸、检测电位、电解质浓度和酸碱度等实验参数，以及实际样品预处理方法；2．首次将毛细管电泳电化学发光检测技术应用于临床药物分析，证明该种技术对于分析临床病人样本中的药物含量具有灵敏度高、选择性和数据重现性好等特点；3．实现了毛细管电泳电化学发光检测体系中正负离子在正高压进样条件下的电场放大进样效应，并对负离子的这种特殊的效应进行了解释；4．利用毛细管电泳电化学发光技术分析了癌症化学标识物一多胺，体现出该种方法灵敏、一选择性好，而且无需进行衍生的特点；5．设计了一种毛细管电泳与流动注射分析通用的电化学发光流通检测池，其主要的特点是娜丈更换毛细管电泳分离毛细管和流动注射进样管，从而切换工作模式。该设计提高了分析结果的重现性，其灵敏度和重现性优于已经报道的其它类型的检测池。6．利用微乳化方法合成纳米尺寸的包含电化学发光试剂的二氧化硅颗粒，电化学发光试剂在其中以团聚的颗粒形态存在，具有稳定的电化学性质。这种材料通过化学键合或层层静电组装的方式结合蛋白质或DNA等生物大分子之后仍具有一定的电化学发光活性，并且发光活性随生物大分子固定量以及种类而变化，从而在一定程度上可以作为生物大分子电化学发光检娜勺标记物。

DNA、纳米微粒及其相互作用的扫描探针显微学研究

1．采用改进的蒸发液滴中流体毛细流动法，用于展开和固定适于AFM研究的大环状DNA。对长达148.9 kbp的人类基因组3号染色体上一个完整的酵母染色体DNA分子和pB孙22质粒DNA进行了展开固定研究，长度测定显示偏差小于3.5％，结果优于其它展开线性DNA的方法。对其相应的展开机理进行了初步探讨：利用AFM考察了不同长度的DNA分子在云母基底上的分子级分形图案。实验证明DNA分子级的分形图案与DNA的浓度、长度和其它辅助因素相关。我们认为DLA理论或许更适合描述DNA分子在云母基底上形成不同分形图案的体系。2．我们利用阳离子的桥合作用，将质粒DNA固定并展开在云母基底上制得了DNA网络结构。结合实验数据，对质粒DNA形成的机理和可控的参数：离子种类、离子浓度、网孔大小和网孔高度进行了讨论，提出了相应的模型进行解释。我们在半透明的云母基底以及玻璃和蓝宝石等透明基底上构建了不同结构的DNA网络。结合实验数据，讨论了在各种固体基底上形成DNA网络的影响因素，我们认为，固体基底表面的亲水性对于构建DNA网络起重要作用。我们通过控制乙醇的浓度与温度结合原子力显微镜样品定位技术发现，云母基底上形成DNA膜的DNA分子是否移动与处理DNA样品的乙醇浓度有直接关系。对于纯乙醇溶液无论是高温（6O℃）或常温，均未引起DNA分子的移动（无论是吸附在云母基底上的，还是吸附在DNA分子链上的）；如果用混合有水的乙醇溶液（无论其中水的含量多少），不管是高温（60℃）或常温，都会引起DNA膜结构发生变化，即DNA分子发生了移动。热乙醇水溶液对DNA分子的作用比常温情况下更明显1可能是热力学上的因素导致的。3．通过控制银纳米微粒在云母基底上的聚集行为，而非直接通过化学合成的方法，构建了一种新的银结构一纳米银盘。详细阐述了如何得到这种结构的过程，通过原子力显微镜、紫外可见光光谱和X一射线电子能谱技术等工具对其性质也作了相应的表征。这种由纳米粒子组成的银盘与文献报道的单晶纳米银盘相比具有更大的比表面积，在纳米催化等方面有更广阔的应用前景。通过自聚集方式构建纳米银盘结构的方法，对于人们通常认为在溶液中合成的纳米结构与在各种固体基底上表征的纳米结构是一致的观点提出了新的理解。利用戊二醛试剂与发光的纳米微粒萘酰亚胺通过醛胺加成反应形成酰胺键，组装形成二维发光粒子网络。结合原子力显微镜高度形貌图和光谱数据，发现粒子间形成了两种典型的网络结构即，实心六方堆积和空心六方堆积结构。对此我们提出了相应的模型给予解释。4，利用展开的质粒DNA为模板诱导形成了环状的氯化镁纳米结构。原子力显微镜考察表明，这些纳米结构的高度是6.2±1.3-8.2±1.80nm，长度为1.35±0.18到2.93±0.25um。我们以CTAB包裹18nm纳米金和3.5nm纳米银使之形成带正电荷的外壳，利用。NA磷酸骨架带负电荷特性，通过静电自组装方式形成了金属化的纳米网络结构。通过AFM、UV-vis光谱和XPS谱的表征说明，带正电荷外壳的纳米金和纳米银被DNA模板高度地组装形成有序的二维网络结构。5．利用自制的样品定位系统，重复性地对整个基底范围内的样品实行定位，定位的精确度达400nm。这种方法对于样品旋转角度或取出后进行进一步处理都适用。该定位方法依赖于一台个人电脑，一个样品定位仪，一个CCD相机和一套可视光学系统，用于监测透明或半透明基底如，云母、玻璃、蓝宝石、石英和钦酸银等原子力显微镜广泛使用的基底表面或背面特征。作为对这种定位方法的应用，我们用不同的灯M操作模式，不同的针尖对单个的DNA分子、单个的DNA-蛋白质复合物和DNA网络在样品移动或拿出样品台后进行了定位实验。这种方法的精度和分辨率，对于一般的商用或自制SPM（AFM,STM，sNOM）系统都可以适用。

新型混桥配位聚合物的合成、晶体结构及表征

本论文对文献所报道的α,ω-二梭酸根的配位方式及其构象进行了概括，提出表示其配位方式的方法（暂定为琳L法）．随后报道20个新型配位聚合物的合成、晶体结构，并对部分配合物做了红外、差热热重、磁性质和元素分析等表征．配合物Zn（bpy）（CSH6O4）1和Cu（bpy）（CSH6o4）2为异质同晶结构，五配位的金属原子通过戊二酸根的桥联作用形成一条带状链，相邻链间通过4，4七联毗睫形成二维层．配合物Mll（bpy）（CSH12O4）·HZO3具有与配合物1和2类似的却由辛二酸根桥联的二维层，层间存在结晶水分子．在配合物zn（bpy）（C6HSO4）4中，4，4，一联毗睫和己二酸根桥联锌原子形成具有纳米孔洞的三维框架结构，它们两度相互穿插构筑整个晶体结构．热分析表明配合物3在82一140oC区间失去结晶水分子．配合物4在180-320℃区间内失去4，4’-联毗陡．配合物3在5-30OK区间内的磁性遵循Curie-Weiss定律Xm-l＝4.265／（T+6.3），两个异质同晶结构配合物MZ（hmt）（HZO）2（C3HZO4）2（M＝Mn（II）5，Cu（II）6）中的金属原子通过丙二酸根的桥联和鳌合作用形成二维层。继而通过六次甲基四胺桥联作用形成三维框架结构．配合物5在5一30OK区间内的磁性遵循Curie一Weiss定律Xm-1＝8.99／（T+4.5）．配合物［Mn（HZO）4（bpy）］（C4H4O4）4H207、［Mn（H2O）4（bpy）］（c4HZO4）·4H208和［Zn（H2O）4（bpy）］（C4H4O4）·4H209为异质同晶结构，属于三斜晶系，均由∞1［M（H2O）4（ bpy）2/2］2+阳离子链、结晶水分子和二狡酸根（丁二酸根或反丁烯二酸根）组成．未配位的二梭酸根和结晶水分子通过氢键作用形成带状阴离子链，阴、阳离子链间存在广泛的氢键作用．属于单斜晶系的配合物［Cu（H2O）4（bpy）］（C4H2O4）4H2O 10和｛Ni（H2O）4（bpy）〕（C4H2O4）4HZO 11，具有和配合物7－－9类似的阳离子链二〔M（H2O）4（bpy）2／2］2＋，然而结晶水分子和反丁烯二酸根在氢键作用下形成二维负电荷层．配合物Cu（imid）2（H2O）L（L＝丁二酸根12，反丁烯二酸根13）为异质同晶型化合物，双端单齿的二梭酸根桥联［Cu（工mid）；（H2O）〕2+形成的一维多聚链通过氢键作用组装成三维结构．而配合物Cu（imid）2（C6H8O4）14中五配位的cu原子通过己二酸根的桥联作用形成的一维多聚链止｛［Cu（C3C3H4］2（ C6H8O4）3／3｝．配合物Cu（imid）2（C6H9O4）2巧中双端单齿的己二酸氢根桥联Cu原子形成的带状多聚链止［Cu（C3N2H4）2(C6H9O4)4/2〕，通过氢键作用组装成两度穿插的三维框架结构．配合物12的热分析表明在25一6000c区间内先脱水形成“Cu（imid）2（C4H4O4）”中间体，继而失去咪哩，残留物为CuO．配合物13和14有相似的TG曲线，加热时失去咪哇和“已二酸醉”．配合物14和15的磁性在5300K温度范围内遵循curie－w七155定律，关系式分别为m-＝0.371／（T-4.6）和Xm-l:0.4095／（T-1.2）．在配合物N处Cu（mal）2·ZHZO 16、KZCu（mal）2·3HZO 17、RbZCu（mal）2H2O 18和C82Cu（mal）2' 4H2O19中，丙二酸根桥联铜原子分别形成二维负电荷层（16，17）、一维阴离子链和一络阴离子．在16-19在合成过程中得到的副产物为配合物［Cu（imid）4Cl］Cl 21，它由CI一和［Cu（imid为CI］＋络阳离子组成，通过氢键和芳环堆积构筑整个晶体结构，热分析表明。配合物1企19在25一500℃的温度区间内可能具有以下的热分解过程：（I）脱水，（2）脱去丙二酸醉和甲烷，（3）草酸盐分解生成碳酸盐和CO气体．酉己合物16一19的磁性在5一300K测试温度范围内遵循Curie-Wesiss定律Xm-l＝C／（T-θ） 其中的韦斯常数夕分别为4．3（5）、4．2（6）、3 ．0（6）和4．3（9）K，相应的居里常数C分别为0.434（1）、0.417（2）、0.423（2）和0.411（3）cm3·K.mol-1．

二维纳米粒子阵列的制备及其拉曼光谱研究

随着纳米科学的迅速发展，金属纳米粒子以其独特的性能己被广泛应用于各学科的研究，由此发展起来的纳米物理、纳米化学、纳米材料和纳米电子学等新兴领域已经成为十分活跃的前沿研究方向。在纳米粒子的许多应用中，如：作为电子和光学器件中的结构组分，表面增强光谱中的基底，生物和化学传感器，都需要把纳米粒子固定在一个基底上构筑成一维，二维或三维有序的结构。本论文通过合成不同性质的金、银纳米粒子，采用自组装技术，在金属，玻璃和导电玻璃的表面成功构筑了有序的纳米结构，并研究由此带来的一系列新颖的光学性质及其作为新型的增强基底在表面增强拉曼光谱中的应用。本论文主要研究内容和结论如下：1、通过合成粒度分布均匀，性能稳定的金属银溶胶，利用自组装技术在玻璃表面成功构筑银纳米粒子的二维亚单层结构，利用UV一visible技术，发现在组装结构中银纳米粒子之间的相互作用对偶极子表面等离子体共振有较大的影响，这也可能意味着相邻银粒子间电磁场的增强与银粒子的偶极子模式间的偶合密切相关。2、利用自组装方法，分别在工T0电极和光滑银基底表面构筑了银纳米粒子有序结构，通过与分子吸附在粗糙银电极表面得到的增强拉曼光谱比较，在有序银纳米粒子组装体中藕联分子的拉曼散射得到很大增强，其特征谱峰的峰位置和强度都有变化。组装体中祸联分子对琉基苯胺（PATP）拉曼散射的增强归因于银粒子和银表面之间的电磁祸合，并且电磁场主要集中在银粒子和银基底表面之间的这一区域，即银粒子的局域等离子体（LSP）与银基底的表面等离子激元（SPP）的祸合作用。3、合成具有不同化学性质的银纳米粒子，利用对琉基苯胺作为祸联分子在光滑银基底表面构筑了Ag/PATP／Ag银纳米粒子二维组装阵列。利用表面增强拉曼光谱技术发现银溶胶中不同性质的银纳米粒子，即银溶胶纳米粒子表面吸附的阴离子对藕联分子与银基底之间的电荷传递有着重要的影响。4、利用表面增强拉曼光谱技术，发现苯功能衍生物：苯硫酚，对琉基苯胺和对苯硫酚在粗糙银电极上有着不同的吸附取向：苯硫酚是直立吸附，对琉基苯胺则是垂直吸附在银表面，而对苯硫酚采取平躺的吸附构像。5、利用电化学沉积法，在对琉基苯胺修饰的光滑的银电极表面构筑了银纳米粒子的有序二维结构，通过与利用自组装方法构筑的银粒子阵列中祸联分子表面增强拉曼光谱的研究比较，发现银离子在吸附层修饰的银电极表面进行电化学沉积可能采取两种机理：在双电层附近，溶液中的阴离子参予了整个过程，银粒子与基底之间存在静电吸引作用；银离子直接在吸附分子的氨基表面还原并成键，然后进一步的生长。6、利用电化学沉积法，在金纳米粒子表面沉积了一层汞，SEM，UV－vis及电化学实验证明在具有修饰层的导电玻璃（PVP一ITO）电极上成功合成了汞包金纳米粒子阵列，将汞电极表面的研究拓展到了分子水平。利用金纳米粒子产生的增强电磁场可以研究吸附在汞包金纳米粒子上的分子的表面增强拉曼光谱，简单分子对琉基苯胺在金纳米粒子阵列及汞包金纳米粒子阵列上采取同样的吸附方式，而复杂分子结晶紫在汞包金纳米粒子上采取一种接近平躺的方式吸附，而在金纳米粒子表面则是倾斜吸附的方式。进一步将汞包金纳米粒子阵列电极应用到分子的现场谱学中，从而为更好的理解汞电极上的电化学过程打下了基础。

镍-金属氢化物电池新型负极材料研究

贮氢合金是镍一金属氢化物电池的核心材料，其综合性能的改善是提高镍一金属氢化物电池性能的关键。本研究以探索镍一金属氢化物电池新型负极材料为目的，以非ABS型贮氢合金为研究对象，采用X射线衍射、Rietveld分析、恒电流充／放电、P-C-T曲线及线性微极化等方法，从基础和潜在应用等方面详细研究了非ABS型合金的结构与电化学性能。对La-Ni体系中非ABS型二元合金的结构和电化学性能的研究表明，LaNi_(228)具有最优异的高倍率充电性能；La_2Ni_7合金电极的高倍率放电性能最佳；La_7Ni_3在低温条件下表现出较好的放电性能。然而，所有得到的La-Ni合金电极容量远低于其理论容量。因此，必须通过进一步研究，如元素取代、热处理、表面处理等来提高其电化学容量。对RENi_3（RE＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Th，Dy，Ho，Er，Y）研究表明：YNi_3合金因其具有最大的晶胞体积，最小的密度，而表现出最好的高倍率充／放电性能及低温放电性能，但其高温放电性能需要进一步提高，以满足实际应用的要求。用Al、Mn、Ti、Fe、Sn、Si、Cr、M。、Cu和Co十种元素取代Ni进行了大量的配方筛选工作。得到了大量的实验数据，并发现LaNi_(3.7)Al_(0.3)合金电极电化学放电容量最高，达290.8mAh／g；LaNi_(3.7)Mo_(0.3)合金电极的高倍率放电性能最好，在以4200mA/g的电流密度下进行放电时，其放电容量仍达到145.8mA/g；而I镍一金属氢化物电池新型负极材料研究镍一金属氢化物电池新型负极材料的研究Al的取代会使合金电极性能对温度不敏感。以我们的实验为基础，进一步进行合金配方的微调，具有可能开发出具有实用价值的贮氢合金的潜力。在Ar保护下用真空电弧炉熔炼合成了四种Lal一xMg：（NICoAI）3．6体系贮氢合金，制成姐卜Ni电池负极，通过恒电流充／放电方法研究了其电化学性能。结果表明：Lal一xMg：（NiCoAI）3．6体系金属氢化物电极较容易活化，室温下具有优异的高倍率放电性能，在以4200mA／g电流放电时，La卜汉gx（NICoAI）36合金电极的放电容量是ABS型合金电极的3倍，达152hah／g，显示出良好的动力学特性。R，入1兮Ni（R：raree田劝，Ca，Y）型合金因能吸引／释放1．8一1．87％质量的HZ而被认为是种很有希望的贮氢合金。但其吸／放氢平台过高，循环寿命短。如何提高Rh厦g剑19循环稳定性是这类合金能否成功商业化的关键。研究发现，Co能够显著提高ABS型合金电极的循环寿命，但其价格太贵。人们发现Al在提高电极寿命方面与C。有类似的作用，但Al元素的添加因其在碱性电解质的作用下在电极表面易生成致密的氧化膜而不利于氢的扩散，进而对高倍率放电性能不利。入物在提高电极表面活性，改善其高倍率放电性方面作用明显。本工作在前面的基础上用Al和MO联合取代Ni，以期待同时改善La一Mg一Ni一Co合金的循环稳定性和高倍率放电性能。详细研究了La07Mg03Ni切一（A105Mo05）x（x：o，0．2，0．4，0．6，0．8）系列贮氢合金的晶体结构和电化学性能。X射线衍射及Rietveld分析发现：所有La07Mg03Ni4D一x（A105Mo05）x合金均为包含PuNi3结构的六方LaZMgNig相、CaCus结构的LaNis主相及L匆Ni7，LaN儿和LaNi杂相的多相结构。合金中La（La，Mg）剑19相及LaNis相的晶格参数及晶胞体积均随合金中Al和Mo含量的增加而增大。用电化学方法测得的RC一T曲线显示：Al和'fo部分取代Ni降低了氢的平台压力。随合金中Al和Mo含量的增加，电极的电化学容量从329．7（x＝0）、徽橇毓孺鑫盆一11瀚加至365．物A吨（＝0．6）后又降低到351．3毗吨（x＝0．8）。当以1200m刀g的电流密度进行放电时，其I｛RD从62．0％沁0）增加到82．1％沁0．8）。线性微极化结果显示：Al和Mo的添加增大了合金表面的交换电流密度，因而也改善了合金电极的高倍率放电性能。另外，Al和M。取代合金中的Ni增大了氢在电极合金中的扩散系数（D），改善了La07Mgo3Ni4。一x（Alo5M。。5）x（X＝o，0．2，0．4，0．6，0．8）合金电极的低温放电性能（LTD）。

聚3-羟基烷酸酯异相成核结晶的研究

本论文以具有巨大应用前景的PHBV作为研究对象，针对PHBV结晶速率低，易产生二次结晶，从而严重影响其加工性能和力学性能的稳定性等方面的缺点，根据PHBV的分子结构和脆性的机理分析，试图采用添加成核剂的方法，提高PHBV的结晶速率和结晶度，从而缩短PHBV的加工成型周期，控制其聚集态结构，提高其制品的稳定性，改善材料的物理力学性能。并在此基础上，探讨PHBV异相成核结晶的机理，加深成核剂对聚合物有效成核机理的认识，更好的理解聚合物结晶过程。1．添加成核剂的量达到0.5wt％时，对苯二甲酸（TPA）对PHBV起到了显著的结晶成核作用。结晶起始温度提高了约20℃，结晶速率达到最大值所对应的温度T_p提高了30℃，结晶烙增加了15J/g，结晶速率提高了4.4倍。这些数据表明，TPA是一种对PHBV极为有效的成核剂。2．加入成核剂TPA的PHBV表现出典型的双熔融行为，主要原因是TPA对PHBV的结晶成核作用和PHBV的熔融再结晶。低温侧的熔融峰对应着PHBV自熔体降温过程形成的结晶，高温侧的对应着PHBV升温过程中形成的结晶。3．TPA的成核作用大大的改变了PHBV的形态结构，使PHBV的球晶尺寸明显减小，球晶数量增大。4．TPA使PHBV晶体在（110）和（020）方向上微晶尺寸变大，晶区和非晶区的电子密度差增大。5．添加0.5wt％的TPA后，PHBV的断裂伸长率从4％提高到10％。6．TPA、IPA、淀粉和山梨醇对PHBV的结晶都具有很明显的成核作用，其原因可能是化学结构上都具有极性基团。7．红外光谱研究没有能够有效的给出PHBV与TPA是否存在特殊相互作用，从而导致TPA对PHBV的结晶成核作用的证据，但是，PHBV拨基伸缩振动谱带随温度的变化却给出了TPA对PHBv的结晶成核作用始于160℃高温。

2,3'-联吡啶还原合成毒藜碱、安那他品和异毒藜碱

本论文从2，3'-联吡啶出发，利用两个吡啶环上氮的反应活性差异，选择性合成了单烷基盐1-甲基-2，3，-联吡啶盐、1-甲基-1，一氧-2，3，-联吡啶盐和1'-甲基／节基2，3气联吡啶盐，还原单烷基盐合成了天然生物碱毒黎碱、安那他品和异毒黎碱及其衍生物：对异毒黎碱的合成由还原N，-节基盐后脱节基简化为一步实现还原和脱节基直接得到异毒黎碱。通过用（R）-BINOL和（S）-BINOL对N，-节基异毒黎碱拆分得到了旋光纯的N，-节基异毒黎碱和异毒黎碱，-N，-节基异毒黎碱的旋光度［a］D20：-61．50（c＝2．0，乙醇），卜异毒黎碱的旋光度fa］D20：-14．4"（c-1．0，乙醇）；将C关异毒黎碱用（RMTPA和（s）MT队衍生为Mosher酞胺，应用Mosllel方法确定了C）异毒黎碱手性中心的绝对构型为R型，即（R）-C）异毒黎碱，同时发现，由（R）一MTPA合成的Mosller酞胺中顺式旋转异构体占优。而通常在环胺的Mosller酞胺中，是反式旋转异构体占优。这一例外被MollteCarlo模型模拟计算结果解释：稀溶液中C卜异毒黎碱的Moshel－酞胺，顺式构型能量上比反式更有利。不对称合成天然生物碱更具有挑战性。对异毒黎碱还原合成中的呱l淀烯类中间体，用BINAP-灿催化体系进行了催化不对称还原的合成研究，氢化N'-节基-1，，4，，5，，6，-四氢一2，3，一联吡陡时得到了最高为21．5％的对映体选择性，而对N'-节基一1，，2'，5'，6，-四氢-2，3'一联吡陡的氢化则只得到了不超过10．0％的对映体选择性。

贵金属纳米粒子的化学合成和自组装纳米结构

一般来说，构筑自组装结构，需要首先构筑基本单元（BuildingBlocks）。广义来讲，原（离）子、分子、原子团、超分子、高分子、生物分子、纳米粒子以及其他尺度的粒子基元都可以充当自组装的基本单元。基本单元在一定条件下会自发聚集生成具有一定功能的材料一或器件。本文关心的是在纳米尺度（1-100纳米）范围内构筑贵金属纳米粒子自组装纳米结构。具体地说，我们侧重贵金属（金、银）纳米粒一子的化学合成，控制贵金属纳米粒子组装成特定的纳米结构（纳米粒子集合体），研究纳米粒子和纳米结构的等离子共振吸收和电化学特性。本文从以下几个方面展开叙述如下：（1）使用两相法，用相对廉价的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基澳化按作为保护剂，合成了稳定的金纳米粒子。系统研究了该粒子在各种条件下的自组装过程：溶剂挥发诱导的自组装、双功能分子桥联的自组装和施加力场条件下的受迫自组装。（2）发现阳离子表面活性剂一四辛基漠化钱可以直接诱导水溶性带负电荷的金纳米粒子从水溶液到甲苯相的相转移。更有趣的是，相转移具有尺寸效应，利用尺寸效应可能会实现对某些多分散金纳米粒子进行尺寸精馏。（3）系统研究了小分子桥联的金纳米粒子的可控组装及等离子学和电化学特性。我们发现硫瑾染料分子、钴卟啉梁料分子、刚性分子导线、碘离子都可以作为连接金纳米粒子的，分子胶水。使用类似建筑学上的“砖块胶泥组装”策略可以在纳米尺度莎围内搭筑纳米建筑。所制备的纳米建筑具有可调节的等离子吸收和电催化特性。（4）使用微分脉冲伏安技术研究了银纳米粒子表面组装体在水溶液中的库仑阻塞现象。（5）分子膜支撑的金纳米粒子二维阵列具有纳米阵列电极行为，控制纳米粒子的组装调节了电极界面的异相电子转移动力学。（6）为了解决分子纳米表面修饰的聚集问题，我们发展了固定化纳米表面修饰的方法。该方法适用于分子单层、双层和多层分子自组装系统，并且可以直接进行光学和电化学表征。在纳米表面受限的分子自组装系统表现出了一些有趣的电化学特性。

ICP发射光谱法中粉末进样方法的研究及水系沉积物样品的分析

用ICP-AES法分析样品时，多数样品为溶液。处理难溶样品费时多，易沾污，有时需加入大量试剂；使空白或背景增大影响分析灵敏度。本文研究将固体粉末悬沲体直接引入等离子体的进样方法，试图建立一种快速，简便并能满足一定精度和灵敏度要求的分析方法。本文使用美国Baird PS-1型光电直读ICP发射光谱仪器，自制改进型的GMK雾化器，研究了影响粉末悬沲体样品谱线强度、背景强度和线背比的因素；谱线干扰及其校正；用一套人工合成样品做工作曲线及水系沉积物样品的分析。我们从实验中观察到：1. 粉末粒度是影响进样的重要因素，粒径越小，谱线强度越大。2. 入射功率增大时，所有研究元素的谱线强度和背景强度都增大，但多数元素的线背比下降。3. 载气流量较小时，硬线的强度及线背比较大；反之则软线强度及线背比较大。所有元素的背景强度都随载气流量增加而减小。4. 观察高度较低，硬线强度及线背比较大，反这则软线强度及线背比较大；多数元素的背景强度随观察高度增高而减小。5. 向粉末悬沲体中加入少量异丙醇，多数元素的背景强度减少，谱线强度及线背比增大。6. 增大样品提升率，谱线强度和线背比都随之增大。7. 增大粉末悬沲体的浓度，谱线强度增加，但浓度太大易堵，我们认为浓度为10mg/ml较合适。本文用元素间干扰比较正谱线干扰，用不同形态的样品（溶液和固体粉末悬浮体）测定其干扰比，发现它的干扰比数值相近。用一套人工合成样品做工作曲线，动态范围较宽，检出限与溶液法相当。相对标准偏差为1.4 ～ 4.6%，相关系数大于0.997。我们还用八个GSD水系沉积物标准参考样品做校准曲线，检出限和相对标准偏差，实验表明：加大功率有助于克服粒度和矿物组成不同等因素对分析元素的影响，八个GSD样品与人工合成标样符合较好。用直接粉末法分析样品时有基体干扰，用GSD样品做的检出限和相对标准偏差都不如合成样品。用该方法分析人工材料中的杂质可能更为合适。

碱土金属与不对称变色酸多卤代双偶氮氯膦类试剂的新显色反应的研究及反应机理的探讨

本文研究了碱土金属锶、钙与新型显色剂2-(4-氯－2－苯膦酸)－7－(2, 6-二溴－4－氯苯基)－1，8－二羟基－3，6－萘二磺酸(简称DBC－偶氮氯膦)的显色反应及其在分析上的应用。研究结果提出了两种高选择性的测定锶、钙的新方法。本文研究出的新分析方法在实际样品的分析中收到了令人满意的结果。本文还研究了碱土金属元素与五种多卤代偶氮氯膦类试剂的显色反应性能，对反应的机理和配合物的结构方面的问题作了一些研究及探讨。通过对几种多卤代偶氮氯膦类试剂与碱土金属显色反应的研究。筛选出较好的显色剂，并对寻求更好的碱土元素显色剂提出了一些建议。本论文分五个部分，现分述如下：1. 一种新的测定锶的高选择性光度法的研究：本文利用武汉大学化学系最近合成的新显色剂DBC－偶氮氯膦进行了锶显色反应及其在分析上应用的研究。研究结果表明：锶与DBC－偶氮氯膦在酸性条件下可形成一种十分稳定的兰色配合物，该配合物在630nm波长处有最大吸收。摩尔吸光系数为ε＝6.0*10~4l·mol~(-1)·cm~(-1)配合物中Sr:DBC－偶氮氯膦=1:2。在丙酮、Na_2SO_4、EDTA等存在下，并采用双波等分光光度，有效地消除了钡、钙的干扰及在此条件下其他共存的三十余种离子的干扰。本文还进行了显色酸度，配合物稳定性的试验，利用本方法进行了海水，氧化镁试剂和硅铁锶合金中锶的直接测定，结果较为满意，与其他方法进行对照，结果相符，加入试验的回收率一般为99－102％。方法灵敏，简便，选择性好，快速和不需要任何分离过程。2. DBC－偶氮氯膦与钙显色反应的研究及其在高纯氧化钇中钙的测定的应用：本文利用DBC－偶氮氯膦进行了钙显色反应的研究。并将此显色反应于高纯氧化钇(Y_2O_3>99.99％～99.999％)中的ppm级的钙的测定。本文进行了钙与DBC－偶氮氯膦生成的配合物的吸收光谱，显色反应酸度范围，显色剂的用量，配合物的稳定性，配合物的组成及干扰组分的消除等方面的研究。研究结果表明：钙在弱碱性条件下可与DBC－偶氮氯膦形成一种兰色的配合物，该配合在625nm处有最大吸收。表观摩尔吸光系ε＝2.8*10~4l·mol~(-1)·cm~(-1)。配合物的组成是Ca:DBC－偶氮氯膦＝1:1。在DTPA－Zn存在下较大量的氧化钇和铁等三十余种离子不干扰测定。方法线性范围较宽。配合使用偶氮氧化BN－TBP(磷酸三丁酯)－环乙烷体系进行一次简单的粗分离后，成功地测定了高纯氧化钇中的微量钙，此方法是目前已见报导的分光光度法中，在测定高纯氧化钇中微量钙方面最简便的方法。用此方法测定的削钢中微量钙，也得到满意的结果，加入试验回收率较好。方法灵敏、简易、选择性较好。3. 新型显色剂DBC－偶氮氯膦的提纯和鉴定：本文提出了一种分离提纯新型稀土显色剂DBC-偶氮氯膦的方法。通过利用国产离心薄层层析仪。在硅胶G和CaSO_4做的薄板上，以甲醇和二氯甲烷作展开剂，分离了杂质。然后用PMBP环乙烷萃取了其中引入的钙，提纯后的试剂经过分析鉴定，纯度在94％以上，其中钙量低于空白值(原子吸收法测定)。方法产率在90％以上，用提纯后的试剂进行了红外光谱，元素分析，热失重分析，得到了试剂组成及结构，与试剂合成单位所提出的一样，并用层析法，光度法检查了纯度，比较了粗品与纯品的吸收曲线和对碱土的灵敏度。4. 碱土金属与多卤代偶氮氯膦类试剂的显色反应的研究：本文研究了钙、锶、钡分别与五种多卤代偶氮氯膦类试剂(2，6－二溴－4－氯偶氮氯膦，2，4，6－三溴偶氮氯膦，2，6－二溴－4－磺酸偶氮氯膦。2，4，6－三氯偶氮氯膦，2，6－二溴－4－硝基偶氮氯膦)显色反应。记录了各显色反应的吸收光谱。试验了各元素与各种试剂显色的酸度范围，测定了各种配合物的组成，进行了各种试剂对碱土元素的选择性的试验。比较了几种试剂对碱土的灵敏度。研究结果表明：TB－偶氮氯膦和DBC－偶氮氯膦是较好的碱土试剂，从灵敏度，选择性和显色酸度来看，这两个试剂都优于其他几种试剂。DBN－偶氮氯膦性能较差。研究还指出，钙只有在碱性条件下才能与这几种试剂较好地显色。酸性条件下碱土元素与几种试剂都形成1:2配合物。钙在碱性条件下与试剂形成的是1:1配合物。本文对试剂结构与其性能方面的关系进行了讨论。对进一步合成新的碱土试剂提出了一些看法。5.碱土金属与DBC－偶氮氯膦显色反应机理及配合物结构的探讨：本文研究了DBC－偶氮氯膦在不同酸度下的存在形式，质子化情况及反应中的质子释放情况。测定了钙、锶、钡与其形成的配合物的稳定常数。利用红外光谱、激光拉曼光谱、核磁共振谱等对所生成配合物的结构进行了研究。根据实验结果和有关的分子轨道理论。配位场理论对配合物的结构进行了讨论。提出配合物的结构式及空间构型。本文还对显色反应机理和配合物成键情况进行了初探。本文的研究工作。为进一步开展水溶液中配合物结构的研究和显色反应机理的研究起了抛砖引玉的作用。

非水溶剂电位法研究

离子选择电极在水溶液中的研究和应用，已取得很大进展。但是，在实际工作中人们常遇到一些困难，许多化合物不溶解于水，或不以人们所要求的状态存在，因而不能在水溶液中时行研究和测定。因此，将离子电极技术应用于非水介质，扩展电位法的研究和应用领域，具有重要的意义。由于有机溶剂对离子电极有腐蚀、破坏作用，使目前能用于非水介质电极只有玻璃电极、固体膜电极等少数几种。发展新型的用于非水介质测定的离子电极,已成为非水溶剂电位法研究的首要课题。1986年陈方平受液膜电极工作原理启发，提出了水膜电极，并在低介电常数有机溶剂中响应成功，我们的工作，是对水膜电极作进一步和系统的研究。1. 参比电极 用于非水溶剂电位测定的参比电极已有多种。本文制备的Pt/(I_3~-+I~-)参比电极，在多种有机溶剂中有稳定电位，与Ag/Agu、甘汞电极比较有其独特的优点。实验证明，选择Pt/(I_3~-+I~-)电极作为水膜电极测定的参比电极，能取得满意的结果。2. 测定体系的选择 鉴于介电常数较大的有机溶剂，已有许多作者研究，我们采用低介电常数有机溶剂－磷酸三丁酯作为水膜电极测定的有机溶剂，并以加入支持电解质的方法解决被测体系内阻的问题。我们不选择甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等介电常数有规律变化的溶剂作为被测溶剂系列，以探讨溶剂性质对水膜电极响应的影响。考虑到一价离子是非水溶剂电位法中研究最多的离子，二价、三价离子研究较少，我们选择二价钴、镍离子和三价钐离子作为非水溶剂测定的研究对象。3. 水膜电极的制备 将水膜支撑材料封接于玻璃管的一端，充入内参比液，待内参比液透过水膜支撑材料，便在电极末端形成水膜。制备水膜电极的关键，在于水膜支撑材料的选择及水膜溶液的确定。水膜支撑材料可直接影响水膜电极响应的斜率。由实验发现，具有均匀微小颗粒结构的陶瓷，较适宜于作为水膜电极的水膜支撑材料。水膜溶液的组成决定了水膜电极的性质和种类。在我们研制的水膜钴、镍、钐电极中，水膜钴电极的水膜组成液是pH=2, 10~(-2)M氯化钴溶液，水膜镍电极的水膜组成液是pH=2, 10~(-2)M氯化镍溶液，水膜钐电极的水膜组成液是1MHCl, 10~(-2)M氯化钐溶液。水膜电极水膜组成液中离子浓度及pH值的改变，可影响水膜电极响应的线性范围和斜率。对不同离子的水膜电极其影响情况不同。我们以水膜钴、镍、钐电极为对象，进行了探讨。4. 影响水膜电极响应的其它因素 水膜电极在有机相中测定，有机溶剂中离子强度大小和水、有机溶剂两相间的液接电势均构成影响电极响应的因素，在一些低价电常数剂中这种影响尤为明显。因此需要加入适当的支持电解质固定被测体系的总离子强度。支持电解质的种类、浓度不同，对电极响应的影响情况也不同。实验表明，高氯酸四丁铵是水膜镍电极在磷酸三丁酯中响应的较为理想的支持电解质。待测有机体系的内阻，是非水电位测定的一个重要问题。由于非水溶剂的介电常数远小于溶液的介电常数，电解质在其中的离解度也小于在水溶液中的离解度，因而有机溶剂体系的内阻比水溶液体系的内阻大得多。我们一方面采用输入阻抗较高的仪器来测定，另一方面对内阻过大的低介电常数溶剂，加入适当的支持电解质，以改善溶液的导电性。5. 有机溶剂性质对水膜电极响应的影响以水膜电极在介电常数及水溶性有规律变化的甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇中的响应，以及水膜电极在磷酸三丁酯－醇混合溶剂中的响应，来初步探讨有机溶剂性质对水膜电极响应的影响。实验结果表明：水膜电极直接在低介电常数有机溶剂中的响应，往往是非能斯特响应，但加入支持电解质后，可改善体系的导电性，使电极响应状况好转。在介电常数较大的有机溶剂中，水膜电极在不加支持电解质的情况下响应仍能得到满意的结果。但是，若介电常数大的有机溶剂具有水溶性，水溶性越高，水膜电极的灵敏度就越低，水溶性越小，水膜电极的灵敏度就越高。与水完全互溶的有机溶剂，不能用水膜电极进行测定。6. 水膜电极的应用 将水膜电极直接用于实际样品的分析测定，尚有一定的困难。但是根据离子在两互不相溶液－液界面上迁移是双向可逆的原则，利用水膜电极的一些研究结果，可以探索和制备新型的液膜和PVC膜离子电极。我们分别制备了液膜和PVC膜稀土电极，其中PVC膜钐离子电极在高浓度硝酸中具有能斯特响应这一结果，打破了稀土电极不能在酸性条件下测定的界限。为稀土电极的研究，闯出了一条新路。

分析光谱电化学理论研究和细胞色素C在联吡啶类修饰金电极上直接电子转移机理的探讨

本论文工作主要是关于光谱电化学与生物电化学一些基础理论方面的研究。在光谱电化学方面，它包括：1）．对光谱电化学用于定量分析和理论进行了较系统的研究。2）．将上述光谱电化学池用于阳极溶出分析，即将被测金属先沉积在电极表面进行富集，然后在有显色剂存在的情况下溶出，监测溶出过程中吸光度的变化进行定量测定。3）．首次将上述光谱电化学池用于测定催化反应的速率常数，推导了其理论并采用亚铁氰化钾－抗坏血酸体系进行了实验验证。4）．在平行催化和后行化学反应的光谱电化学研究中采用单电位跃－开路弛豫计时吸收法对平行催化体系进行测定，并从理论上进行推导，得到了一个新且简单并普遍适用的表达式，实验上得到了较好的结果，对后行反应也同样适用。5）．对微柱碳纤维电极上的光谱电化学进行了研究，设计了光谱电化学池。6）．采用循环伏安法和光谱电化学法研究了碱性溶液中铜电极的电化学行为。在生物电化学方面，主要是关于生物大分子如细胞色素C在修饰电极表面的直接电化学，它包括：1）．研究了亚铁氰化钾、抗坏血酸在二硫代双（4－吡啶）修饰金电极上的电化学行为。2）．研究了较高支持电解质溶液中细胞色素C的电化学行为。3）．研究了低浓度支持电解质中细胞色素C的电化学行为。

钙钛石型复合氧化物La_xSr_(1-x)M_yM'_(1-y)O_3(M, M' = Mn, Fe, Co)的固体物理化学性质和催化性能的研究

钙钛石型复合氧化物由于具有许多独特的物理化学性质，如多种类型的磁性和导电性、对多种物理和化学因素的敏感性、高温下的稳定性和结构的明确易调性等长期以来一直受到固体物理、固体化学和催化科技工作者重视，本文第一部分详细总结了文献中有关这类氧化物的结构、电子状态、电磁性质、表面吸附性能、稳定性以及反应机理和催化性能等方面的重要结果。第二部分为催化剂的制备和表征方法。第三部分针对文献中研究较少的B位取代钙钛石型氧化物，系统研究了系列化合物LaM_yM'_(1-y)O_a (M, M' = Mn, Fe, Co)的固体物理化学性质和对NH3和CO氧化反应的催化性能，讨论了它们之间的关系。1. 催化剂的制备、晶体结构与光谱性质。2. LaM_yM'_(1-y)O_3(M、M' = Mn、Fe、Co)r的氧化还原性质和稳定性。3. 过渡金属离子的状态及其之间的相互作用。4. 催化剂中氧的形态。5. 氨氧化性能与固体物化性质之间的关系。6. 一氧化碳氧化与固体物化性质之间的关系。

复杂无机晶体的化学键和性质研究

随着科学研究从描述性向推理性，从定性向定量，从宏观向微观发展的急剧变革。“结构、成键和性能”已被列为现代化学基础研究的重要内容。本工作利用介电量子理论研究了复杂晶体的化学键，以及化学键参数和晶体性能间的关系。1、计算了若干晶体的化学键参数，得到一些规律性结果；2、获得了硬度、热膨胀系数的经验公式，指出了它们的化学健实质，并说明了这两个量的内在联系。3、通过引入有效电荷的概念，考虑到共价成键的贡献，建立了复杂晶体点阵能的计算方法，相对误差为3%。4、阐明了电子云扩大效应的微观机理，指出它的影响来自两个方面，其中基质的影响取决于共价性，离子键域极化率和取代格位配位数三个因素，中心离子的影响取决于价态和自旋状态；5、指出配体极化率是超敏跃迁的一个直接判据；6、建立了电子-声子相互作用耦合常数与共价性的关系，并运用于光谱和超导方面的研究。

树突状细胞体外分化成熟的时程、mi/mRNA 表达谱分析和共生菌影响的研究

树突状细胞（dendritic cells, DC）作为机体天然免疫和获得性免疫反应的桥梁和枢纽，发挥着重要的启动和调控作用。随着体外诱导方法的建立和生物学技术的进步，有关DC 的基础生物学研究得到了快速的发展，在诱导方法、个体发生及基因表达和调控等方面，涌现出很多新的、未解的关键问题。同时，随着对粘膜免疫机理研究的深入，DC 在粘膜生态环境中的功能和影响，渐已成为免疫学研究前沿领域中的热点和要点。在本研究中，为了确定DC 体外分化成熟的最短时程，同时为了研究DC 分化成熟相关的基因表达调控，我们建立了快速的DC 体外诱导方法，分析了体外快速诱导 DC 的mi/mRNA 表达谱。此外，在原始分离的女性生殖道共生乳酸杆菌的基础上，以THP-1作为DC 前体细胞的细胞系模型，开展了女性生殖道共生乳酸杆菌刺激活化 THP-1 的研究，希望能够为乳酸杆菌作为生殖道粘膜免疫疫苗的应用提供理论基础。首先，采用外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cells, PBMC）来源的CD14+细胞为DC 前体，经过GM-CSF 和IL-4 的刺激，1-6 天后得到未成熟DC （immature dendritic cells, iDC），并经成熟因子（TNF-α, IL-1β, IL-6 与PGE2）诱导 1-2 天后，获得成熟DC（mature dendritic cells, mDC）。经过比较和分析，明确了完全分化和成熟各2 天，即“2+2”，为DC 诱导分化的最佳和最短时程，从而证实和建立了DC 体外快速诱导的体系和方法。该方法获得的iDC 与mDC，具有与传统的“6+2” 方法获得的DC 相同的形态与表型，而且，利用该方法获得的DC 总数高于“1+1”， “1+2”与“6+2”的方法，为DC 的生物学研究提供了基础数据。我们进而采用芯片技术，对体外快速分化成熟的DC 进行了mi/mRNA 表达谱分析，确定了DC 不同分化发育阶段特征性的mi/mRNA 表达差异。结果发现，与CD14+ 单核细胞即DC 前体相比，iDC 与mDC 之间具有更加相近的mi/mRNA 表达方式。 miRNA 表达谱分析则表明，不同的miRNA 表达与DC 的不同分化和发育阶段相关。而且，位于同一基因簇内的miRNA，呈现协同表达的情况。特别值得注意的是，本研究发现了在DC 的某些发育阶段特异表达的miRNA，它们在DC 发育过程中的功能，还未得到诠释，它们在DC 某些分化阶段的特异表达，提示了DC 各分化阶段的相关性与特异性。结合mRNA 表达谱分析，我们发现miRNA 的表达与其目的基因的表达在mRNA 水平呈现负相关的特性。同时，免疫相关mRNA 与miRNA 在DC 体外不同发育阶段的表达亦呈现差异，其中，miRNA（如hsa-miR-181a, hsa-miR-223, hsa-miR-155, hsa-miR-146, hsa-miR-106a 与hsa-miR-20a 等）与mRNA（如ALM1 等）参与了特定的与免疫相关的GO（Gene Ontology）与通路（Pathway），提示这些miRNA 与mRNA 可能通过不同的方式调节控制着DC 的体外诱导过程。在有关粘膜生态环境中DC 的分化、成熟及其功能影响的研究中，我们首先通过各种乳酸杆菌鉴定方法的综合应用，确定了6 种原始分离的女性生殖道主要共生乳酸杆菌：发酵乳酸杆菌（L.Fermentum）、约氏乳酸杆菌（L.Johnsonni）、卷曲乳酸杆菌（L.Crispatus）、革氏乳酸杆菌（L.Gasseri）、詹氏乳酸杆菌（L.Jensenii）与德氏乳酸杆菌（L.Delbrueckii ）。其中，德氏乳酸杆菌（L.Delbrueckii）和发酵乳酸杆菌（L.Fermentum）具有较高的产H2O2 的能力。在此基础上，我们在与THP-1 的共同培养体系中，将乳酸杆菌对DC 前体的作用和影响进行了比较和研究。结果发现，L.Crispatus 在分离的各原始菌株中，具有最强的刺激THP-1 活化的能力，而且，在相同刺激比例下，L.Crispatus 活菌具有比死菌更强的免疫刺激能力，表现为明显上调THP-1 细胞表面标志CD40、CD80、CD86、 CD1a、CCR6 与CD324 的表达水平，同时可诱导活化THP-1 上调表达Th1 型细胞因子。通过FITC-Dextran 吞噬实验，我们发现，经过L.Crispatus 刺激的THP-1 细胞，其吞噬外来抗原的能力明显下降，但尚未检测到经过活化的THP-1 细胞刺激T 细胞增殖的能力。通过流式细胞术分析的方法，我们检测了TLR1、TLR2、TLR4 与TLR6 在不同的刺激分化阶段的表达水平，结果表明，THP-1 主要通过TLR2 与TLR6 识别女性生殖道L.Crispatus。综上所述，本研究首先通过对DC 体外分化成熟的最短时程的分析，确立了快速诱导DC 的最佳方法，进而利用芯片技术，研究了快速诱导DC 的mi/mRNA 表达谱，揭示了DC 体外分化发育过程中可能的调控途径，为进一步研究DC 的基础生物学提供了恰当的模型和具有指向性的线索。同时，通过与DC 前体THP-1 的共同培养体系，证实了生殖道共生乳酸杆菌的免疫调节作用，为以乳酸杆菌为载体的生殖道粘膜免疫疫苗的研究和应用提供了实验依据