High Aspect Ratio (L/D) Riser Viv Prediction Using Wake Oscillator Model

A two-dimensional (2-D) vortex-induced vibration (VIV) prediction model for high aspect ratio (LID) riser subjected to uniform and sheared flow is studied in this paper. The nonlinear structure equations are considered. The near wake dynamics describing the fluctuating nature of vortex shedding is modeled using classical van der Pol equation. A new approach was applied to calibrate the empirical parameters in the wake oscillator model. Compared the predicted results with the experimental data and computational fluid dynamic (CFD) results. Good agreements are observed. It can be concluded that the present model can be used as simple computational tool in predicting some aspects of VIV of long flexible structures. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Analysis of modes in a freestanding microsquare resonator by 3-D finite-difference time-domain

Modes in a microsquare resonator slab with strong vertical waveguide consisting of air/semiconductor/air are analyzed by three-dimensional (3-D) finite-difference time-domain simulation, and compared with that of two-dimensional (2-D) simulation under effective index approximation. Mode frequencies and field distributions inside the resonator obtained by the 3-D simulation are in good agreement with those of the 2-D approximation. However, field distributions at the boundary of the resonator obtained by 3-D simulation are different from that of the 2-D simulation, especially the vertical field distribution near the boundary is great different from that of the slab waveguide, which is used in the effective index approximation. Furthermore the quality factors obtained by 3-D simulation are much larger. than that by 2-D simulation for the square resonator slab with the strong vertical waveguide.

钼体系催化合成1,2－聚丁二烯的研究

本工作通过较系统地研究Ziegler-Natta型钼催化体系对丁二烯聚合的催化作用，发现一类活性很高的钼催化剂。此类催化剂以无毒，资源丰富的加氢汽油为溶剂，活性已接近工业化的Ni、Co、Ti等体系。同时，本工作又找到了大幅度调节聚合物分子量和链结构的方法，发现了具有活性聚合特点的钼催化体系，初步考察了钼体系催化丁二烯聚合的动力学行为；并利用红外光谱，~(13)C-NRM、X-射线衍射和热分析等方法研究了所得聚合物的链结构和聚集态结构，对聚合物的基本性能也进行了初步考察，发现所得聚合物的一些基本性能超过天然橡胶。此类高活性钼催化剂由MoCl_4OR和(i-Bu)_2AlOAr组成，R为C_(8-18)烷基，Ar为芳基。本催化体系在70 ℃下催化丁二烯聚合时，催化剂用量为Mo/J摩尔比等于4 * 10~(-5)时，转化率可达78％。本体系聚合物分子量可用烯丙基卤等调节，其中烯丙基碘的效果最好。在Mo/J = 8 * 10~(-5)时，烯丙基碘/Mo摩尔比为0.1时即可使聚合物分子量下降约50万；烯丙基碘/Mo摩尔比为10时，聚合物重均分子量即小于20万（不加烯丙基碘为270万）。本体系聚合物分子量分布很窄，聚合温度为30 - 70 ℃时，_W/_n为1.5-2.0；_W/_n与聚合温度呈直线关系，利用外推法估计和动力学考察，本体系在－18 ℃左右有可能引发活性聚合。本体系聚丁二烯含有85％以上1,2－链节，其1，2-链节含量也可以用某些极性添加剂来调节。利用烯丙基碘做调节剂，可制得1,2－链节含量高达98％的聚丁二烯。烯丙基碘还可以调节聚合物链节的立体构型和序列分布；随着烯丙基碘用量的增加，间同1,2－链节增多，全同和无规1,2－链节减少，序列分布的有规性增加，链结构趋于规整。根据动力学初步研究结果，本体系催化丁二烯聚合的速度对单体浓度呈一级关系，表现活化能为17.07千卡／摩卡，催化剂利用率为4％，链增长速度常数为: k_(p30℃) = 40 (升／摩尔·分，下同), k_(p40℃) = 97, k_(p50℃) = 267, k_(p60℃) = 508, k_(p70℃) = 12077。本体系聚合物在烯丙基碘/Mo摩尔比小于2时，无论静态或拉伸下均为无定型；烯丙基碘/Mo摩尔比大于2而小于8时，静态下为无定型，而拉伸时产生结晶，与天然橡胶类似；烯丙基碘／Mo摩尔比大于8时，静态下亦有一定程度的结果。

无定形1，2－聚丁二烯的分子链结构和分子链的相互作用

聚合物的结构决定了它的分子链的运动，分子链的运动又可表征聚合物的结构，而且聚合物的宏观性质又受到它的微观运动的影响。因此有目的地开发各种聚合物材料，充分利用其独特的性质，都离不开研究它的微观运动。这就是结构－性能－运动的关系。1，2－聚丁二烯作为一种弹性体，近十几年研究得较多，主要局限在它的链节结构（1，2－链节）与其物理机械性能的关系方面，其目的是为了弥补顺丁橡胶的不足。对于1，2－链节与其分子链的微观运动则研究得较少。然而这方面的研究对于1，2－聚丁二烯弹性体的开发和应用无疑是有益的。研究1，2－聚丁二烯的链节结构与其分子链的相互作用，首先需要选择适当的表征分子链的各种相互作用的参数。聚合物分子链的长程运动，可分为分子链内旋转运动和分子链间相互作用。其中分子链间相互作用通常用聚合物的内聚能密度表示，分子链内旋转运动决定分子链的柔顺性，而它们二者共同影响聚合物的玻璃化温度。因此实验中首先测定1，2－聚丁二烯的玻璃化温度和内聚能密度，从研究1，2－链节与1，2－聚丁二烯分子链的忌的相互作用和分子链间的相互作用着手。实验需要的1，2－聚丁二烯样品部分是用丁基锂制备的，也有别人提供的钼体系和铁体系的样品。样品的1，2－链节含量从8％至90％。主要用线膨胀法（还有DSC法及扭摆法）测定了1，2－聚丁二烯的玻璃化温度。不仅发现了1，2－聚丁二烯的玻璃化温度随1，2－链节增多而提高，而且得到了它们在玻璃化转变时的体积膨胀系数。这个系数对于后面研究分子链柔顺性是有用的。聚合物的内聚能密度是其溶解度参数的平方。实验选用特性粘数法测定1，2－聚丁二烯的溶解度参数，其中关键在于选择适当的溶剂。这方面失败的教训是由于所用的溶剂在化学结构和极性上与聚合物的相差甚大。由于这种限制，测定1，2－聚丁二烯的溶解度参数时，难以找到化学结构和极性合适且溶解度参数又相当的纯溶剂。因此按照溶解度参数理论，配制了不同溶解度参数的环已焓一甲苯混合溶剂，代替部分纯溶剂。测定结果表明，1，2－链节含量为16％的样品，其溶解度参数为8.6（[卡／立方厘米]~(1/2)），其余含量较高的样品，都是8.5（[卡/立方厘米]~(1/2)）。用混合溶剂测定聚合物的溶解度参数还是第一资，其可靠性取决于混合溶剂的溶解度参数的准确性。根据溶解度参数理论，我们提出克分子体积相近，且无特殊的相互作用的二元混合溶剂的溶解度参数，等于它们各自的溶解度参数按体积分数的加合。环已烷和甲苯的克分子体积分别为108.7和106.8立方厘米，它们的溶解度参数的极性分量S_极 → 0，再假定混合时没有吸热效应，它们二者按体积分数加合的溶解度参数可以定量使用。用时还从三个方面进行了验证，(1)用克分子体积相差较大(分别为147.4和89.4立方厘米)的正庚焓－苯混合溶剂作为反证；(2)根据特性粘数理论，用Matsuo方程；(3)由三元(溶剂1－溶剂2－聚合物)体系的Flory-Huggins相互作用参数等，它们都证实了上面提出的混合溶剂测定1,2－聚丁二烯溶解度参数的条件。根据前面的实验结果发现，1，2－链节与1，2－聚丁二烯的玻璃化温度有关，与其内聚能密度基本无关。建么1，2－链节必定与其分子链柔顺性有关。为了更准确地说明1，2－链节对1，2－聚丁二烯分子链柔顺性的影响，需要选择表征分子链柔顺性的参数。聚合物的分子链中相互作用的直观表现是它的分子链柔顺性，而分子链的柔顺性起因于它的链状分子和分子链的内旋转运动。因此我们选用分子链内旋转的参数（内旋转势垒和内旋转异构化能）表征1，2－聚丁二烯分子链的柔顺性。目前文献报道的计算分子链内旋转异构化能的方法，大多数是根据Gibbs-DiMarzio的玻璃化转变理论。这些方法一般都比较复杂。我们提出从聚合物发生玻璃化转变时的温度和体积膨胀系数，计算分子链内旋转异构化能的简便方法。这个方法的基本出发点是认为聚合物发生玻璃化转变时的自由体积，对不同结构的聚合物并非常数，其原因在于玻璃化转变时的聚合物体积膨胀系数部分地来自于分子链构象变化的贡献。分子链内旋转引起构象变化时，分子链的内旋转异构化能也相应地变化。因此玻璃化转变时，分子链的构象变化既对聚合物的体积膨胀系数有影响，又与分子链内旋转异构化能有联系，那么此时的聚合物的体积膨胀系数，与单个分子链的内旋转异构化能必然有某种联系。若用Δα·Tg（Δα是随态和玻璃态的体积膨胀系数）表示玻璃化温度Tg下，单个分子链处于能量状态∈的几率，Ng表示相同温度下，分子链中处于相同能量状态中的柔顺链分数，按照统计力学原理得到∈=-K·TgLn((Δα·Tg)/(1-Δα·Tg))。(1)

凝胶色谱和1，2聚丁二烯的溶液性质

一、根据凝胶色谱柱的单分散校准关系和试样的实效关系在概念和实质上的区别以及两者在理论上的定量速率，建议了一个从一组重均和数均分子量已确知的多分散试样的实验谱图同时订定凝胶色谱柱的分子量校准关系和扩展因子的计算觅数方法。用聚苯乙烯和聚丁二烯订定的扩展因子—算出体积依赖关系相互重合，与试样的结构无关。如将扩展因子视作常数时，其具体数值可从实验谱图的方差与实效关系和单分散校准关系的斜率比值之间的定量连系得到选定。二、对高1,2聚丁二烯的级份和原试样作了凝胶色谱、光散射和粘度的测量。建议了从一组分布宽度不等的试样的凝胶色谱数据和光散射及粘度测定结果求得单分散[3]-M方程的三种不同方法。用三种方法所得高1,2聚丁二烯的单分散[3]-M方程相互重合。三、导得了从凝胶色谱图所得乙均分子量的扩展改正因子。由光散射得到了乙均迥转半径与乙均分子量的实验数据，订定了单分散1,2聚丁二烯在溶液中的分子尺寸与分子量间的关系。对实验数据作进一步的分析，获得了高1,2聚丁二烯的特性比和空间住阻因子的具体数值，并讨论了1,2结构含量对形态结构的影响。

聚丁二烯的序列结构Ⅰ. ~(13)C-NMR研究聚丁二烯的序列结构 Ⅱ. 1,2-聚丁二烯的构象分析

本文详细分析了聚丁二烯分子链的序列结构，以聚丁二烯的(13)C-NMR波谱测试为依据，划分聚丁二烯分子链为三种序列、十七类脂碳碳核。在此基础上发现并论证了T_4碳核的存在，同时在聚丁二烯的~(13)C-NMR谱图上确认了与之对应的共振吸收峰－T_4峰。通过处理谱峰化学位移数据，得到一组计算聚丁二烯~(13)C-NMR谱图脂碳部分各谱峰化学位移的经验参数。应用这一组参数于聚丁二烯的~(13)C-NMR谱图（脂碳部分），各谱峰化学位移的计算值和实验值有良好的一致性。但是，与聚丁二烯分子链的1,2－序列两端的四类碳核：C_4、T_4、V_2和V_8相对应之谱峰的化学位移，其实验值一致地大于计算值而趋向低场方面，为深入研究聚丁二烯的链结构提供了有价值的情报。本文还讨论了对于4'峰和8'峰的归属，并对定量表征聚丁二烯分子链的序列结构进行了初步尝试。

（S）－2－（苯胺甲基）吡咯烷的高分子化及其在不对称还原中的应用

本工作由L－谷氨酸和苯乙烯出发合成了含有手性二胺的单体配位体－（S）－2－（对乙烯基苯胺甲基）－吡咯烷。在此基础上合成了线性均聚物、线性共聚物及交聚共聚物配位体；并以此同L:AlH_4络合得到高分子试剂，以同低分子手性试剂相对比的方法对苯乙酮的不对称还原反应做了不同配比、温度及溶剂条件下的初步研究。结果表明高分子试剂对苯乙酮不对称还原得到了15%-40% e.e的光学收率。

全同1，2－聚丁二烯的合成及用~(13)C-NMR方法研究1，2－聚丁二烯的序列结构

采用Cr／Al催化体系，成功地合成了全同1，2－聚丁二烯（PBD），并用DSC方法、X－射线衍射、红外光谱及~(13)C－NMR的方法进行结构与物性测定，得如下结果：全同1，2－PBD的熔点为124.3℃；三角晶系中，分子链成了螺旋，晶胞参数为a＝17.3A，c＝ 6.5A；在红外光谱中，其特征谱带出现在694.4 cm~(-1)处；在~(13)C－NMR谱中仅出现四条谱峰，其化学位移分别为142.51、111.56、39.26、37.43 ppm。全同1，2－PBD的~(13)C－NMR谱提供的实验数据表明，在~(13)C－NMR谱中1，2－PBD－CH二碳十个五元组谱峰的归属是有别于Elgert、Kumar已有的归属。它属于一种新的归属，与半经验方法所推演的结果相符。它恰巧同聚丙烯侧甲基五元组谱峰的归属一致。采用半经验方法研究了1，2－PBD的~(13)C－NMR增中CH二碳五元组、CH_2－碳四元组及六元组共振谱峰，同时讨论了模型链的链长、温度以及立构序列的排列对各立构序列键概率的影响，求得了相应的r值。同时采用经验方法对1，2－PBD的~(13)C－NMR谱中CH_2=碳、CH－碳五元组及CH_2－碳四元组谱峰做了归属。两种方法对CH_2－碳谱峰的归属得到了一致的结果。

糠醇和糠醇与三－（2－羟乙基）－异氰尿酸酯缩聚和磺化反应及结构性能表征

本工作对糠醇（FA）和FA与三－（2－羟乙基）异氰尿酸酯（THEIC）的缩聚和磺化反应以及产物的结构和抗氧，抗氯稳定性进行了系统的研究。对FA与THEIC表面聚合制备反渗透复合膜具有十分重要的指导意义。由热分析方法研究发现，FA和FA与THEIC共缩聚反应过程在DSC谱图上有四个放热反应峰。I、II峰（50～80 ℃）为FA头－尾及头－头醚化脱水线性缩聚反应。III峰（110～130 ℃）为FA缩聚物的端羟甲基与亚甲基脱水反应。IN峰（150～190 ℃）为高温下呋喃甲醚链脱出甲醛，甲醛与亚甲基发生交联反应。催化剂用量的增加有利于羟甲基间脱水醚化反应。FA与THEIC共缩聚反应在150 ℃左右有突变，THEIC参加反应的活性增加。体系中大量硫酸存在对THEIC参加反应不利，同时引起FA缩聚物裂解反应。THEIC的加入可改善FA缩聚物的耐热氧化裂解性能。空气下使起始热失重温度提高了60 ℃；氮气下，起始热失重温度提高80 ℃。FA缩聚物的磺化反应在低温下就开始进行，140 ℃时磺化程度最高。磺化度为0.067个SO_3H／重复单元，离子交换容量（电荷密度）为0.84 meg/g酸型。FA和甲基呋喃齐聚物和其磺化后的~(13)C-NMR分析表明，磺化反应容易发生在端呋喃环与H相连的α位，β位，中间呋喃环β位也可发生磺化反应。磺化反应速度较慢，磺化程度不高。H_2SO_4与FA重量之比大于四分之一时，磺化程度基本不变，H_2SO_4量过高时对产物有裂解作用，因此选择此比例比较适宜。由液体和固体~(13)C-NMR观察到FA缩聚反应过程中，羟甲基于100 ℃基本消失，而呋喃甲醚链生成。产生交联的主要原因是甲醛与亚甲基反应进行的。甲醛也可同呋喃环端αH位和β位发生反应生成羟甲基，羟甲基可继续参加反应使缩聚物产生交联。缩聚物中有明显的端甲基酮、醛和羧酸基的生成。产生的原因如下：FA缩聚物中呋喃环间在较高温度下可发生Diels-Alder反应，裂解色谱－质谱分析检出裂解产物中有CH_3和CH_3等芳香族化合物，证实发生了Diels-Alder反应。FA和甲基呋喃齐聚物在大量硫酸作用下，室温磺化交联产物的固体~(13)C-NMR表明有呋喃环上双键打开的反应。可能为Diels-Alder反应，也可能是环双键打开交联的反应。但形成的温度和反应速度还不十分清楚。FA和FA与THEIC缩聚物经过氧化氢氧化裂解产物裂解失重较大，主链发生了断裂反应红外光谱和固体~(13)C-NMR分析表明产生了大量的酮，醛和羧酸。反应过程可能如下：FA缩聚物经游离氯作用后，有少量缩聚物被裂解掉，共缩聚物中脂肪醚被裂解，生成醇，THEIC部分被裂解掉。于是可初步确定FA缩聚物和FA与TEHIC共缩聚物链中的亚甲基和脂肪醚键是易受氧化攻击的弱点。利用表面内反射红外光谱，电子能谱和电子显微镜等对PEC－1000复合膜和试剂复合膜进行了结构与组成剖析，发现PEC－1000膜分离功能层中含有较多伯醇化合物。膜表面含有较多的O, S, N等原子，因此制复合膜的溶液中，THEIC的含量较高，膜的流动电位随压力变化的速率为-4.67mV/atm，膜功能层中含有较多的极性SO_3~-基团。

模式识别在Eu~(2+)光谱结构研究中的应用

由于Eu~(2+)离子在不同复合氟化物中存在不同的跃迁发射形式，主要有5d → 4f的宽带跃迁，位于365nm-650nm间和4f → 4f的窄带跃迁，中心位置在360nm附近。Eu~(2+)离子的跃迁形式决定于基质的化学组成。本工作就是用多种模式识别方法（KNN，ALKNN，BAYES，LLM，SIMCA和PCA）研究不同复合氟化物基质中Eu~(2+)离子的跃迁发射形式和基质晶体结构之间的关系，找出Eu~(2+)离子产生f → f跃迁其基质构成的一般规律性。收集了90个复合氟化物（AB_mF_n）作为样本集，根据其中Eu~(2+)离子跃迁形式的不同将它们分成两类，一类为具有f → f跃迁的基质45个；另一类为不具有f → f跃迁的基质45个。随机地选用63个基质作为训练集，其余的为验证集。每个基质样本利用其12个晶体结构参数作为描述。由于各参数间差别不大，对原始数据未进行标度化。特征提取是模式识别分析的一个重要步骤，本工作结合变化权重法，BAYES特征量评价法和SIMCA变量相关性评价法的特点，建立了一个以验评价判据式：d(i) = -5.0 + 2.3V(i) + 0.89f(i) + 7.2W(i)根据经验式，选取了变量Z_B/r_(kB)，r_(covA)/r_(covB)和Z_B/r_(covB)，并删除了变量Xσ_A，Xσ_B，r_(covA)。其它变量由于其D值接近，利用穷举法对它们进行选取，结果M，Z'_A和r_(covB)被选中。这样把这6个被选的变量作为对跃迁发射问题最相关的变量进行进一步分析。采用被选的6维变量对训练集样本施行主成份分析，结果表示前三个主成份已可解释原数据信息量的99%以上。所以分别以主成份1-3及主成份1和主成份3作了三维和二维的映射图。结果表示两类基质样本基本上分在不同区域。进一步分别用12维和6维变量对样本系进行了其它几种模式识别分析。所有这些方法对训练集的分类效果都比较理想。采取6维特征时，其正确分类率达79.4-96.8%，这说明与跃迁问题相关的大部分变量已被选入。但是结果显示，各种方法对训练集的分类有一定的差别。我们认为这是由于各种不同的方法对数据结构要求不同引起的。实验证明Bayes线性判别方法对该样本集数据的分类效果最佳。根据Bayes线性差别方法的执行得到了对基质样本分类模式，由此模式讨论了各结构参数对Eu~(2+)离子光谱结构的影响，并对七个未知基质中Eu~(2+)离子的光谱结构进行了计算机预报，结果表示KTbF_4，KBF_4，NaIn_2F_7和KLu_2F_7为具有f → f跃迁发射的基质，而NaCaF_3，MgBeF_4和MgAlF_5为不具有f → f跃迁发射的基质。

卤化物基质中3m~(2+)离子光谱性质的研究

3m~(2+)离子在红区和红外区可以产生4f~6组态内的f-f跃迁锐线发射和d-f跃迁宽带发射。在某些基质中，这两种跃迁形式可以同时存在。由于d-f跃迁是原于宇称允许的跃迁，所以其发射强度要比4f~n组态内的f-f跃迁强得多。这可以保证对泵浦的有效吸收，提高光泵效率。而4f~n组态内部的f-f跃迁可以实现激光振荡，有利于提高储能降低阈值。所以研究3m~(2+)离子的光谱性质及其影响因素对于寻找和设计新的激光和发光材料有着重要意义。近年来，低价稀大离子的价态问题一直是人们力求探讨的问题，3m~(2+)离子具有极强的还原性和不稳定性，因此关于它的价态研究更具有特殊的意义。本论文采用了几种较简单的方法合成了三十种掺杂3m~(2+)离子的磷光体，分别经x－射线。荧光光谱等实验证实。其中有二十种未见过文献报道。在BaMgF_4:3m~(2+)等十七种体等中研究了基质格位的对称性，对于3m~(2+)离子f－f跃迁性质的影响。如果3m~(2+)离子占据其质中有反演对称中心的点群位置，只有f－f磁偶极跃迁是可能的。这时，~5Do→~7F_1发射线最强。如果3m~(2+)离子占据基质中无反演对称中心的点群位置，f－f磁偶极跃迁和受迫电偶极跃迁都是可能的，这时~5Do→~7Fo发射线最强。在KMgF_3:3m~(2+)等四种体系中研究了电荷补偿效应对3m~(2+)离子f－f跃迁性质的影响。如果3m~(2+)离子取代基质中的一价阳离子，电荷补偿效应使3m~(2+)离子的局部对称性降低，结果f－f跃迁发射线增多。在NaMgF_4:3m~(2+)体系中研究了基质晶体构形变化对3m~(2+)离子f－f跃进性质的影响。NaMgF_3:3m~(2+)由立方相变为正多相时，3m~(2+)离子的点对称性降低，结果出现了~5Do→~7F_3、~5Do→~7F_4两组新线。讨论了晶场强度和化学键性质对于3m~(2+)离子跃迁形式的影响。在有小半径或高正电荷阳离子作为中间阳离子的复合氟化物体系中，3m~(2+)离子周围的晶场变弱，3m－F的共价性降低，结果不能产生d-f跃宽带发射，只能产生f－f跃迁锐线发射。在某些共价性较强的碱金属卤化物和碱S金属卤化物基质中，3m~(2+)离子受到较强的共价作用，这种作用产生主影响，结果能够产生3m~(2+)离子的d-f跃迁宽带发射。在KxNo_1-xMgF_3:3m~(2+)、KMgF_3-xClx:3m~(2+)、KMgF_(2.9)*0.1:3m~(2+) (X=F、Cl、Br、I)三种体系中研究了基质组成变化对3m~(2+)离子f－f跃迁发射强度的影响。在形成化合物或固熔体的条件下，基质组成变化如果导致了3m~(2+)离子对称性降低，3m~(2+)离子的f－f跃迁发射就增强。和阳离子组成的变化相比，阳离子变化对3m~(2+)离子f－f跃迁发射强度影响更大。和正交体等相比，立方体系中基质组成变化对3m~(2+)离子f－f跃迁发射强度的影响更大。在BaCl_2:3m~(2+)等六种体系中讨论了激活剂浓度变化对3m~(2+)离子发射强度的影响。3m~(2+)离子浓度萃取的临界值一般在0.02mol左右，在临界浓度为，随激活剂浓度的增加，3m~(2+)离子的发射强度增大。研究了高温分解3mF_3法制备KMgF_3:3m~(2+)过程中3m(III)→3m(II)的价态转变。由于基质反应的存在，产生了某些局部化学因素，有利于3mF_3的分解，实现了3m(III)→3m(II)的价态转化。在某些复合氟化物和碱S金属氟卤化体系中研究了基质结构因素对于3m~(2+)离子价态的影响。得出了稳定3m~(2+)离子的基质条件为：①基质中含有半径接近3m~(2+)离子的一价或二价阳离子② 复合基质的形成速度要快。找出了KMgF_3、NaMgF_3、BaClF、BaBrF等四种特别能够稳定3m~(2+)离子的基质。在MLnFs(M=Ca Sr Ba Ln=La Crd)考定了几种合成方法对于3m(III)→3m(II)价态转化的影响，其中3m粉还原法为最佳方法。

高Tc超导体R_1Ba_2Cu_3O_(2-x)(R-rare earth)的磁性和超异电性研究

本论文合成了R_1Ba_2Cu_3O_(2-x) (R = La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dr、Ho、Er、Tm、Yb)、Y_2Ba_2Cu_3O_(2-x) (x = 0.10～1.17)和Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)S_x (x = 0～2)，并对磁性和超导电性进行了较为系统的研究。R_1Ba_2Cu_3O_(2-x)的磁化率在T > Tc的很宽的温度范围内服从Curic-Weiss定律，求得的有效磁矩略大于理论值，差值与Y_1Ba_2Cu_3O_(2-x)中Cu~(2+)磁矩相近，说明Cu~(2+)的磁矩对体系磁性有额外贡献，这贡献随R~(3+)离子中自旋平行的电子权的增多而增大。其高温下的磁化率CT > 700K)相对Curic-Weiss定律发生较大偏离，这偏离可能的来源有三个：高温下稀土离子发生较大的能级反转效应，高温下结构相变对磁性的影响，高温下氧含量减少造成Cu~(2+)磁矩增大。R_1Ba_2Cu_3O_(2-x)磁化率在T < Tc时也服从Curic-Weiss定律，R~(3+)磁矩是定域的，表明超导与磁性相互独立。互不相关，稀土磁矩与传导电子间无相互作用。用Sr取代R_1Ba_2Cu_3O_(2-x)中的Ba，没能使体系产生磁有序的变化，但却使有效磁矩增大，并完全破坏了样品的超导电性。Sm~(3+)磁化率不服从Curic-Weiss定律，在Sm_1Ba_2Cu_3O_(2-x)中Sm~(3+)显示了典型Van VlccK离子的特性。Y_1Ba_2Cu_3O_(2-x)随氧含量减少发生超导体一半导体一绝缘体的转化，当氧含量由6.90减小至6.49时发生由正交到四方的结构相变。当(7-x) = 5.83时有较多杂质相出现，123相开始分解。样品磁化率均服从Curic-Weiss定律，并随氧含量增大磁化率－温度曲线越来越趋于平缓（直线），当(7-x) = 6.90时磁化率基本不随温度变化，这时Pauli顺磁性占主导地位，这说明氧含量增加定域磁矩减少，求得的有效磁矩Peff随氧含量增大总趋势减小。提出了电子“巡游”的观点，较好地解释了上述现象，并推测出Cu(2)的d电子是离域的，对样品磁矩没有贡献，样品Peff来源于部分Cu(1)的定域Cu~(2+)的磁矩，上述推测被EPR结果证实。正交相Y_1Ba_2Cu_3O_(2-x)的EPR谱显示了中心对称成准立方晶场中Cu~(2+)(d~9, S = 1/2, I = 3/2)的EPR物性。而四方相样品的EPR谱却出现了明显的各向异性，说明观察到的为Cu(1)的EPR信号，由Cu(1)~(2+)的写域磁矩产生。Y_1Ba_2Cu_3O_(2-x)的EPR信号束源于本体相，而非Y_2Cu_2O_5、BaCuO_2、Y_2BaCuO_5等杂质相。各样品EPR信号的自旋浓度远小于1spin/cu，并随氧含量减小而增大，当(7-x) = 6.49、6.40时自旋浓度出现陡增，这时伴随由正交到四方的转化，证明了电子“巡游”观点的正确。用硫部分取代Y_1Ba_2Cu_3O_2g中的氧，当Y_1Ba_2Cu_3O_(2-x)Sx中x = 0.11时Tc = 92.6K，比Y_1Ba_2Cu_3O_(7-x)升高2K，但由于杂质相的存在，ΔTc加宽。其他样品多为半导体和绝缘体。硫取代0，当x = 0.04，0.06，0.11和1.20时磁化率服从Curic-Weiss定律，并且x = 0.87，1.2时分别在230K、240K出现反铁磁有序。其他样品由于Cu被还原为＋1价而变成抗磁性。x = 0.11 (Tc = 92.6K)，EPR谱为正交场中Cu~(2+)的信号。自旋浓度与温度无关。当所有Cu均为Cu~(1+)时，测问的是-s-的EPR信号，而Cu为混合价态(+1和+2时)测问是上述两种信号的叠加。

晶场和化学键性质对Eu~(2+)光谱结构的影响

本工作合成了MF_2:Eu~(2+)(M = Mg、Ca、Sr、Ba); AlF_3:Eu~(2+); Ax:Eu~(2+) (A = Na、k; x = Cl. Br); A_2BeF_4:Eu~(2+) (A = Na、k); ABF_4:Eu~(2+)、A_2SiF_6:Eu~(2+) (A = Na、k、Rb、Cs); NasAl_3F_(14):Eu~(2+)、Na_3AlF_6:Eu~(2+)、K_2MgF_4:Eu~(2+); Al_2O_3:Eu~(2+)、BeAl_2O_4:Eu~(2+)化合物。测定了所含成化合物的晶体结构、荧光光谱、光电子能谱。第一次在AlF_3:Eu~(2+)、 Al_2O_3:Eu~(2+)、BeAl_2O_4:Eu~(2+)中观察到Eu~(2+)的f→f跃迁发射。据我们所知，在单一氧氟化物、单一氧化物中观察到Eu~(2+)的f→f跃迁发射，还是首次。第一次在强晶场、低配位数体系（如：NaBF_4A:Eu~(2+)、Na_2SiFe_6:Eu~(2+)、Na_2BeF_4:Eu~(2+)－K_2BeF_4:Eu~(2+)、Na_5Al_3F_(14):Eu~(2+)）中观察到了Eu~(2+)的f→f跃迁发射。这与Blasse、Fouassier 的观点是不相符的。讨论了Eu~(2+)在所合成化合物中的价态稳定性。Eu~(2+)在所合成化合物中价态是稳定的，从光电子能谱看出尾有少量Eu~(2+)与Eu~(2+)光存。研究了Eu~(2+)的光谱结构与其所处晶场环境、化学键性质的关系。Eu~(2+)的光谱结构由晶场：化学键性质所产生的影响的共同结果来决定。晶场强度是键长的函数，Eu－L化学键的性质除同L有关外，还与邻近的Eu~(2+)的阳离子有关，邻近Eu~(2+)阳离子电负性的大小对Eu－键的共价作用产生很大的影响。采用Sanderson电负性标度计算了 Eu在 MF_2:Eu~(2＋)（M ＝ Mg、Ca、Sr、Br）。AlF_3：Eu~(2+)中所带分电荷，以及Eu－F键的离子性、共价成份。

1. 稀土催化体系异戊二烯本体聚合动力学 2. 不同催化剂对聚异戊二烯甲苯溶液的作用

本文回顾和评述了Ziegler-Natra催化双烯定向聚合的发展，现状及展望，特别是较为详细地讨论了稀土体系的聚合催化剂，聚合机理，聚合动力学以及双烯本体聚合的有关问题。本工作的第一部分内容研究了异戊二烯在Nd(naph)_3 + Al(i-Bu)_3 + Al_2Et_3Cl_3催化体系作用下的本体聚合热效应及本休聚合动力学。指出任本实验条件，温度在-10 ℃ - +5 ℃范围内，聚合体系内温度和聚合环境温度基本一致。在此实验条件下，聚合过程可分为三阶段：聚合初期，聚合活性中心数目尚未稳定，聚合速率逐渐增大，为非稳态聚合阶段；聚合中期，聚合速率恒定，聚合呈稳态特征；聚合后期，聚合为扩散控制阶段。并得到稳太聚合阶段的聚合动力学方程 R_p = k_p[Cat]~(1.96)M. 其聚合反应表观活化能为16.7 kcal/mol。同时考究了聚合物特性粘数和分子量随聚合转化率，聚合催化剂用量，聚合温度等等变化民政部实验结果表明，该催化体系异戊二烯本体聚合仍具有活性聚合的某些特征。本工作的第二部分根据不同催化剂对聚异戊二烯甲苯溶液的作用结果，解释了TiCl_4 + Al(i-Bu)_3催化体系异戊二烯本体聚合转化率很低。聚合产物的凝胶含量较高，而NCl(naph)_3 + Al(i-Bu)_3 + Al_2Et_3Cl_3催化体系异戊二烯本体聚合转化率很容易达到80%。 聚合产物基本不含凝胶的实验事实。实验结果表明，将Ti催化剂加入异戊胶液中，有凝胶生成，且凝胶生成量随催化剂用量的增大而增大。而Nd催化剂不能使异戊胶液生成凝胶。这证实了在异戊二烯本体聚合和溶液聚合中，由于Ti催化剂的阳离子活性，可使线性聚异戊二烯中的不饱合双键发生阳离子反应，生成聚集体结构，星形结构、三维网状结构等三种可能结构的凝胶大分子。从而说明因生成结构紧密的凝胶分子将聚合活性中心紧紧地包围在其中，单体向活性能心扩散困难，致使Ti体系异戊二烯聚合转化率很难提高。根据红外及核磁谱图，Ti或Nd催化剂的加入均未改变聚合物的微观结构，更无环化结构生成。认为聚合物在两催化剂作用下，特性粘数的降低是由于聚合物链存在的不稳定位置及不饱合双键在催化剂的作用下发生了断链或断链后进一步支化所引起的。