峨眉山大火成岩省Ni-Cu-PGE矿床矿化类型变异机理研究

在峨眉山大火成岩省（ELIP）产出许多岩浆Cu-Ni-PGE岩浆硫化物矿床，如金宝山、杨柳坪、力马河、白马寨，以及大槽－阿布郎当矿化岩体。根据成矿元素组成特征，这些矿床可以区分为多种不同矿化类型，有以铂族元素为主贫铜镍的矿床，如金宝山Pt-Pd矿床；有含较高铂族元素和铜镍的矿床，如杨柳坪Ni-Cu-PGE矿床；也有贫铂族元素富铜镍的矿床，以力马河和白马寨Ni-Cu矿床最为典型。造成峨眉山大火成岩省中Ni-Cu-PGE岩浆硫化物矿床矿化类型变异的原因是什么？它们的母质岩浆性质如何，产生于怎样的熔融程度？既然能形成岩浆硫化物矿床，造成硫化物熔离的原因有哪些，什么因素起到了关键作用？这些矿化类型多样的Ni-Cu-PGE矿床的成矿岩浆有何差异？产生差异的原因是什么？带着这些疑问，通过借鉴国内外Ni-Cu-PGE岩浆硫化物矿床研究的经验，本文以金宝山铂钯矿、力马河镍矿及大槽－阿布郎当岩体的地球化学研究为基础，结合近几年来前人对杨柳坪，白马寨等矿床的系统研究，本文试图解决上述疑问。现在取得的主要认识有： 1） 根据成矿元素组成特征，可以把峨眉山大火成岩省中（ELIP）存在的Ni-Cu-PGE岩浆硫化物矿床分成多种不同的矿化类型，包括PGE矿床（例如金宝山Pt-Pd矿），Ni-Cu-PGE矿床（例如杨柳坪矿床），Ni-Cu矿床（例如力马河和白马寨矿床），以及弱矿化或不含矿的超镁铁质堆晶岩体（例如大槽－阿布郎当岩体）。通过对ELIP中几种类型Cu-Ni-PGE矿床成矿母岩浆的研究发现，它们均具有类似峨眉山苦橄岩的成分特征，表明母岩浆形成于较高程度的地幔部分熔融，并富集Ni和PGE。 2）硫化物熔离的多阶段性是导致矿床类型变异的一个重要因素。早期结晶矿物的分离结晶导致了金宝山母岩浆出现S的饱和，少量的浸染状硫化物被携带进入岩浆通道中发生了沉淀，继续富集PGE，形成了金宝山矿体。杨柳坪的母岩浆先发生了少量早期硫化物熔离丢失，PGE弱亏损的岩浆在后期上升过程中由于强烈的地壳混染，发生了大量硫化物熔离并发生堆积，形成杨柳坪矿体。力马河和白马寨的母岩浆在早期发生了较多的硫化物丢失，PGE强烈亏损的岩浆发生了二次以上的硫化物熔离，形成了力马河和白马寨矿体。 3） R因子（岩浆与熔离硫化物的比例）是决定ELIP中Cu-Ni-PGE矿床矿化类型变异的重要因素。金宝山矿床具有极高的R值（＞10000），杨柳坪和朱布矿床具有中等的R值（2000~5000），而力马河矿床近似为在经过R=2000的硫化物熔离之后，残余岩浆再经过R=200的硫化物熔离。 4） 地壳混染程度的差异可能是造成ELIP中Ni-Cu-PGE矿床矿化类型发生变异的关键因素。金宝山矿床的地壳混染程度较低，可能主要是早期橄榄石和铬铁矿的分异结晶导致了岩浆中硫化物出现了饱和。对于大槽－阿布郎当矿化岩体，只是在岩体边缘的局部出现了硫化物熔离，可能是围岩混染造成的。对于杨柳坪Ni-Cu-PGE矿床、力马河和白马寨Ni-Cu矿床，从微量元素蛛网中明显的Nb-Ta负异常，高放射成因187Os丰度的初始Os同位素组成（γOs(t)=100~120），S同位素等反映出显著的地壳混染，因而出现大量硫化物熔离。

Phase separation and crystallization in a melt-spun Ti45Zr35Ni17Cu3 alloy

Structure and crystallization behavior of amorphous and quasicrystalline Ti45Zr35Ni17Cu3 alloy have been studied. DSC trace of the amorphous alloy obtained during continuous heating to 1300 K shows distinctly an exothermic peak and two endothermic peaks.

Preparation and mechanical properties of a bulk icosahedral quasicrystalline Ti45Zr35Ni17Cu3 alloy

A bulk Ti45Zr35Ni17Cu3 alloy, which consisted of the icosahedral quasicrystalline phase, was prepared by mechanical alloying(MA) and subsequent pulse discharge sintering. Ti45Zr35Ni17Cu3 amorphous powders (with particle size < 50 mu m) were obtained after mechanical alloying for more than 150 h from the mixture of the elemental powder. The transformation temperature range from amorphous phase to the quasicrystalline phase was from 400 K to 900 K. The mechanical properties of the bulk quasicrystalline alloy have been examined at room temperature. The Vickers hardness and compressive fracture strength were 620 +/- 40 and 1030 +/- 60 MPa, respectively. The bulk quasicrystalline alloy exhibited the elastic deformation by the compressive test. The fracture mode was brittle cleavage fracture.

Assembly of the transition metal substituted polyoxometalates ZnW11M(H2O)O-39(n-) (M = Mn, Cu, Fe, Co, Cr, Ni, Zn) on 4-aminobenzoic acid modified glassy carbon electrode and their electrochemical study

Through layer-by-layer assembly, a series of undecatungstozincates monosubstituted by first-row transition metals, ZnW11M(H2O)O-39(n-) (M=Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu. or Zn) were first successfully immobilized on a 4-aminobenzoic acid modified glassy carbon electrode surface. The electrochemical behaviors of these polyoxometalates were investigated. They exhibit some special properties in the films different from those in homogeneous aqueous solution. The Cu-centered reaction mechanism in the ZnW11Cu multilayer film was described. The electrocatalytic behaviors of these multilayer film electrodes to the reduction of H2O2 and BrO3- were comparatively studied.

Energy Dissipation In Fracture Of Bulk Metallic Glasses Via Inherent Competition Between Local Softening And Quasi-Cleavage

Compression, tension and high-velocity plate impact experiments were performed on a typical tough Zr41.2Ti13.8Cu10Ni12.5Be22.5 (Vit 1) bulk metallic glass (BMG) over a wide range of strain rates from similar to 10(-4) to 10(6) s(-1). Surprisingly, fine dimples and periodic corrugations on a nanoscale were also observed on dynamic mode I fracture surfaces of this tough Vit 1. Taking a broad overview of the fracture patterning of specimens, we proposed a criterion to assess whether the fracture of BMGs is essentially brittle or plastic. If the curvature radius of the crack tip is greater than the critical wavelength of meniscus instability [F. Spaepen, Acta Metall. 23 615 (1975); A.S. Argon and M. Salama, Mater. Sci. Eng. 23 219 (1976)], microscale vein patterns and nanoscale dimples appear on crack surfaces. However, in the opposite case, the local quasi-cleavage/separation through local atomic clusters with local softening in the background ahead of the crack tip dominates, producing nanoscale periodic corrugations. At the atomic cluster level, energy dissipation in fracture of BMGs is, therefore, determined by two competing elementary processes, viz. conventional shear transformation zones (STZs) and envisioned tension transformation zones (TTZs) ahead of the crack tip. Finally, the mechanism for the formation of nanoscale periodic corrugation is quantitatively discussed by applying the present energy dissipation mechanism.

Electrochemical properties of amorphous and icosahedral quasicrystalline Ti45Zr35Ni17Cu3 powders

Ti45Zr35Ni17Cu3 amorphous and single icosahedral quasicrystalline powders were synthesized by mechanical alloying and subsequent annealing at 855 K. Microstructure and electrochemical properties of two alloy electrodes were characterized. When the temperature was enhanced from 303 to 343 K, the maximum discharge capacities increased from 86 to 329 mAh g(-1) and 76 to 312 mAh g(-1) for the amorphous and quasicrystalline alloy electrodes, respectively. Discharge capacities of two electrodes decrease distinctly with increasing cycle number. The I-phase is stable during charge/discharge cycles, and the main factors for its discharge capacity loss are the increase of the charge-transfer resistance and the pulverization of alloy particles. Besides the factors mentioned above, the formation of TiH2 and ZrH2 hydrides is another primary reason for the discharge capacity loss of the amorphous alloy electrode.

XRD and XPS studies on the ultra-uniform Raney-Ni catalyst prepared from the melt-quenching alloy

We present a novel method for preparing an ultra-uniform Raney-Ni catalyst, which includes melt-quenching, hydrogen treatment and leaching in an alkali solution. The resultant catalyst shows superior activity in the reaction of cyclohexanone hydrogenation. X-ray diffraction (XRD) and XPS have been employed to characterize the catalysts. As demonstrated, the pretreatment with hydrogen caused a distinct phase transfer of the Ni-Al alloys, forming more of the Ni2Al3 component. In the subsequent leaching process, the Ni2Al3 component shows high activity and the resultant catalyst exhibits high surface areas and small pores. Moreover, metallic Al in the hydrogen-pretreated alloy appeared to be leached more easily and thus the aluminium species remaining on the catalyst surface is aluminium oxide predominantly, which serves as a matrix to stabilize active Ni species on the surface. Copyright (C) 2001 John Wiley & Sons, Ltd.

Microstructural features of an iron-based laser coating

A high toughness wear resistant coating is produced by laser clad Fe-Cr-W-Ni-C alloys. The microstructural and compositional features of the laser-solidified microstructures and phase evolutions occurring during high temperature tempering at 963 K were investigated by using analytical electron microscopy with energy dispersive X-ray analysis. The clad coating possesses the hypereutectic microstructure consisted of M7C3 + (Y + M7C3) Du ring high temperature aging, the precipitation of M23C6 and M2C in austenite and in situ transformation of dendritic M7C3 to M23C6 and eutectic M7C3 to M6C occurred. The laser clad coating reveals an evident secondary hardening and superior impact wear resistance.

催化消除NO_x复合氧化物催化剂的研究

氮的氧化物(NOx)是大气中的一种重要的污染物，是酸雨的主要来源，目前氮氧化物的无毒处理已经是国际环保研究中最关键的课题之一。本论文选择了两种复合氧化物：一种是钙钛石结构的含Cu的层状复合氧化物；另一种是以水滑石为前体经焙烧后得的复合氧化物为催化剂对它们的物化性质和对催化消除NOx的活性进行了系统的研究，得到了一些有意义的结果。第一部分：钙钛石型结构的含Cu层状复合氧化物钙钛石复合氧化物由于具有独特的物理化学性质，长期以来一直受到固态物理、固体化学和催化领域的科技工作者的重视。尤其近年来对它们在催化消除NOx反应中的活性的研究引起了催化工作者的极大兴趣，这是由于，一方面，钙钛石类复合氧化物对处理NOx的反应活性比较高，有希望取代贵金属催化剂；另一方面，探讨复合氧化物的固态物理、化学性质与处理NOx反应催化性能的关系，有利于揭示处理NOx反应的催化作用本质，为寻找高效实用的催化剂提供理论依据。本论文系统研究了三个系列含Cu钙钛石型复合氧化物的固态物理化学性质和对NO-CO反应的催化性能，并讨论了二者的关系。主要的工作和结论如下：1) 以La_2CuO_4为模型化合物研究了制备方法对它的性质的影响：用四种制备方法：柠檬酸络合爆炸法，聚乙二醇凝胶法，聚丙烯酰胺凝胶法，DTPA络合法合成了La_2CuO_4。比较了四种方法的特点，和制备方法对La_2Cu0_4的结构的影响，并对所得La_2CuO_4在NO-CO反应中的催化活性的影响进行了研究。结果发现聚乙二醇凝胶法和DTPA络合法有利于形成好的晶形，而聚乙二醇凝胶法和聚丙烯酰胺凝胶法对NO-CO反应有较好的活性，这是由于由不同制备方法得到的样品中的缺陷的种类和含量不I司所致。2) La_(1-x)Ba_xCuO_(3-λ)系列中Ba含量对它的性质的影响：用柠檬酸络合法合成了LaBa_2Cu_3O_(7-λ)，LaBaCu_2O_(5-λ)，La_2BaCu_3O_(7-λ) La_4BaCu_5O_(13-λ)及YBa_2Cu_3O_(7-λ)五种钙钛石结构的复合氧化物。XRD分析表明此系列样品均为层状ABO_3结构（分别为二，三，五层）。用XPS和O_2-TPD对样品中的氧种进行了研究，结果显示样品中存在着两种活性氧种：α氧种和β氧种。在O_2-TPD中低温脱附的是α氧种，它可归属于化学吸附氧与样品中的氧空位的浓度有关。β氧种的脱附温度较高，它归属于晶格氧。利用H_2-TPR和化学分析的手段对样品中的金属离子和活性氧的稳定性进行了表征。结果显示大量的氧空位和Cu~(3+)存在于样品中，并且它们的浓度受Ba离子浓度的影响。此系列样品对CO还原NO的活性研究表明：它们的活性远远高于结构类似的Ln_2CuO_4和Ln_2NiO_4等复合氧化物，在低于300 ℃时N0转化率已接近100％．分析结果表明Cu~(3+)和氧空位对活性起很重要的作用。Ba离子的作用是：一方面使含Cu的ABO_3结构稳定；另一方面使样品更容易吸附NO。3) La_4BaCu_5O_(13-λ)中Mn或C0逐步取代Cu对样品性质的影响合成了两系列分别由Mn或Co逐步取代Cu的样品，XRD分析表明它们仍旧是钙钛石结构。通过XPS，O_2-TPD和化学分析方法对样品中的活性氧种进行了表征，结果表明，当Mn逐步取代Cu离子时，晶格氧增加，而吸附氧开始变化较小，当Mn含量大于Cu含量时，吸附氧迅速减少。在Co取代样品的O_(1s)的XPS谱中，氧种变化较Mn取代的小，这表明Co离子对样品中的氧空位含量的影响较Mn离子的小。氧化还原性能的研究表明当Cu离子被Mn或Co离子部分取代后，Cu离子变得更容易被还原，这表明Cu-M(Mn或CO)之间发生了协同作用，使Cu离子更活泼。当Mn或Co部分取代Cu离子之后，样品对CO还原NO反应的催化活性明显提高，当取代含量达到一定程度时（即X ≥ 3），催化活性迅速降低，这表明Cu离子在反应中起着很重要的作用，经过分析我们认为反应机理如下：Cu~(3+)-O~=-Cu~(3+) + CO → Cu~(2+)-□-Cu~(2+)+CO_2 Cu~(2+)-□-Cu~(2+) → Cu~(3+)-□-Cu~(2+) Cu~(3+)-□-Cu~(2+) + NO~-Cu~(3+)-NO-Cu~(2+) 2Cu~(3+)-NO-Cu~(2+) → 2Cu~(3+)-O~=-Cu~(3+) + N_2 式中□是氧空位，Cu~(3+)-□ 是F心。掺杂部分Mn或Co后，催化活性的提高可以归属于Cu-M之间发生的协同作用使Cu离子更活泼，表征结果表明Cu-Co之间的协同作用较Cu-Mn之间的弱（这可能是由于Co，Cu之间化学性质相似），但掺杂Co的样品的活性较掺杂Mn的要高，同时我们在反应中发现，Co含量较高的样品中反应产物中N_2O比掺杂Mn的样品高出许多，因此我们认为Co离子对反应中反应中间产物N_2O的生成比Mn离子要活性。第二部分以水滑石化合物为前体的复合氧化物水滑石类化合物属于一种阴离子粘土，由带正电荷的金属氧化物／氢氧化物和层间阴离子及水分子组成。以水滑石为母体经焙烧制得的氧化物催化剂用于氧化反应的实例尚不多，且大多用于液相催化反应。最近有文献报道含Co，Cu，Ni水滑石经焙烧后对N_2O分解有很好的活性，但还没有关于此类化合物应用于NO还原和分解的文献报道。我们首次将以水滑石为母体经焙烧制得的尖晶石催化剂用于催化消除NO_x的反应中，考察和表征了变更过渡金属离子时Co-M-Al系列和Mg-M-Al系列催化剂在CO还原NO，NO吸附和NO分解反应中的活性。1) 以Mg-M-Al水滑石为前体的催化剂用共沉淀法合成了一系列Mg-M-Al水滑石（M = Cr，Fe，Mn，Co，Ni，Cu；Mg/M/A1 = 3/1/1）。XRD表征表明所有化合物均为典型的水滑石化合物。通过TG-DTA考察了焙烧对样品的结构和组成的影响。450 ℃焙烧后所有样品的XRD图中仅能发现MgO相，表明过渡金属氧化物均匀地分散在MgO-Al_2O_3中，换句话说，所得样品焙烧后是过渡金属氧化物负载在MgO-Al_2O_3载体上。H_2-TPR研究进一步证实过渡金属氧化物在载体上得到了稳定。此系列样品对C0还原N0反应活性的测定表明Mg-Al-Cu样品表现出远远高于其它样品的活性，而Mg-Al和Mg-Ni-Al在550 ℃以下对反应几乎没有活性，其它样品表现出一定的活性。2) 以Co-M-Al水滑石为前体的催化剂体系经共沉淀法合成了Co-M-Al水滑石（M = 过渡金属），经焙烧后发现样品中有尖晶石相出现。比表面研究表明，在500-700 ℃之间比表面变化较小大约在80m~2/g左右，在更高温度焙烧后比表面迅速下降。此系列样品对NO的吸附性能研究表明Co-Al，C0-Ni-Al，Co-Cr-Al，Co-Fe-Al表现出较高的吸附性能，尤其是Co-Ni-Al在100 ℃对NO表现出100％的吸附；其它样品对NO的吸附较低。用过渡金属离子中d轨道电子在吸附前后的晶体场稳定化能的变化可以很好地解释此系列样品对NO的吸附性能。对NO分解的活性测定表明Co-Ni-A1，Co-Cr-A1和Co-Al表现出了较好的活性，其中Co-Ni-Al的活性最高。其它样品在600 ℃以下几乎没有活性。分析结果表明样品对NO分解有活性的催化剂必须具备两个条件：1：对NO有较好的吸附性能；2: NO分解后产生的氧可以容易的脱附。除Co-Al外，所有样品对CO还原NO表现出很高的活性：在150 ℃即有较高的NO转化率，在180 ℃NO转化率即可达到100％。催化剂的氧化还原性能在反应中起着很重要的作用，H_2-TPR研究发现掺杂其它过渡金属后Co离子的还原温度明显降低，表明Co离子得到了活化。3) 以Co-Cu-Al水滑石为前体的样品用共沉淀法合成了一系列Co/Cu/Al含量不同的水滑石化合物，包括Co/Cu/Al分别为7/1/1，3/1/1及1/1/1和仅含Co或Cu的Co/Al = 3/1，Cu/Al = 3/1等一系列样品。XRD结果表明除Cu-Al外其它样品经焙烧后均出现了尖晶石相。Cu-Al样品经焙烧后出现了CuO相表明样品为CuO负载于Al_2O_3上。NO和CO的TPD研究表明三组份样品对NO和CO的吸附明显高于二组份样品，而且含CO量高的样品对NO和CO的吸附能力更好，表明Co起较强的作用。在三组份样品的NO-TPD脱出物中发现有N_2O和N_2，表明NO在样品表面的吸附为活化吸附。对CO还原NO反应活性的研究表明，三组份样品的活性远远高于二组份样品，且含Co量高的样品活性较高，表明在此系列样品中Co离子起决定性作用，而Cu离子起助催化作用。通过对反应中各组份含量的变化分析，我们认为反应机理如下：CO + O-Cat → CO_2 + □-Cat NO + □-Cat → NO-Cat 2(NO-Cat) → N_2O + O-Cat + □-Cat N_2O + □-Cat → N_2O-Cat N_2_O-Cat → N_2 + O-Cat 2(N_2O-Cat) → N_2 + 2(O-Cat) O-Cat是样品中的晶格氧，在Co-Al中加入其它过渡金属离子使样品中的晶格氧得到活化，因此，催化活性得到提高。用以水滑石为前体，共沉淀法和固相反应法等三种制备方法合成了一系列Co-Cu-Al催化剂，发现以水滑石为前体的样品不论是对NO，CO的吸附性能还是对NO-CO反应的催化活性都远远高于其它方法制备的样品，这可能是由于水滑石可以起到一个模版作用，使Cu, Co离子分散的更均匀，以及使催化剂表面的含氧基团丰富。

杂多化合物的氧化还原性质、自组装和应用

1．利用电化学和现场紫外-可见-近红外光谱电化学的方法，系统研究了一系列过渡金属取代杂多化合物ZnW_(11)M(M = Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn)的电化学行为。所有的这些化合物都在相近的电位处表现出四对连续的基于W中心的氧化还原反应。研究表明，ZnW_(11)M中基于W中心的氧化还原反应可能反映了它那个未知的缺位阴离子ZnW_(11)的氧化还原反应。此外，电活性过渡会属取代杂多化合物ZnW_(11)M(M = Cu，Fe，Mn)还表现了过渡金属M的氧化还原反应。例如：ZnW_(11)Cu~(11)表现出Cu的沉积和溶出，ZnW_(11)Fe~(III)在正电位处有一特殊的源于Fe的氧化还原反应，ZnW_(11)Mn则发生一个氧化反应和两个还原反应。根据实验结果我们提出了一些基本的反应机理。选取HNO_2为底物考察了这一系列过渡金属取代杂多化合物的电催化性能。通过比较电催化还原电流的大小，我们可以定性地排出这一系列过渡金属取代杂多化合物对HNO_2还原反应的电催化性能的顺序（由高到低）：ZnW_(11)Cu > ZnW_(11)Co > ZnW_(11)Cr和ZnW_(11)Fe > ZnW_(11)Zn、ZnW_(11)Mn和ZnW_(11)Ni。这一系列过渡金属取代杂多化合物的电催化性能的差别，可能主要是来自于它们分子结构中所取代的过渡金属元素的影响。实验证明ZnW_(11)M对HNO_2还原反应的电催化过程中产生NO气体。2．采用末端带有电荷的烷基硫醇首先自组装在金电极表面形成前体膜，在此前体膜上成功地沉积出杂多阴离子和一种阳离子聚合物的多层膜。利用多种技术对这种多层膜进行了表征，包括紫外可见光谱法、X射线光电子能谱法、反射-吸收红外光谱法、电化学石英晶体微天平法等。而且我们把这种修饰方法推广应用于不同结构类型、不同组成的杂多阴离子和同多阴离子中去，制备了它们的多层膜。利用原位EQCM技术研究了杂多酸分子的吸附动力学行为及电化学反应过程中的离子传输特性。实验结果表明，在修饰膜的电化学反应过程中，HSO_4~-离子的迁移在膜的电荷补偿中是必不可少的。修正并发展了依据原位EQCM技术考察迁移物种特性的方法，并基于此详细分析了HPA分子在各种修饰条件下电化学反应中正常及反常的频率响应及离子迁移行为。3．首次开发出来一种新颖的多层膜成膜方法-电化学生长法，并应用于制备含杂多化合物的多层膜中。通过多种技术表征，证明了电化学生长法比文献中通用的浸泡法更优越，可以在含有支持电解质的溶液里成膜而没有其它离子竞争吸附的缺点，制备出的自组装多层膜生长更均匀、超薄且功能良好。电化学生长法可望在制备其它种类的多层膜中会有广泛的应用。同时，我们也比较了这两种多层膜对于底物BrO_3~-和HNO_2还原反应的电催化作用。特别地，我们详细考察了多层膜厚度和最外层种类对电催化反应的影响。我们发现电催化性能随着多层膜层数（厚度）的增加而增长，这意味着我们可以通过调节多层膜的层数来达到最有效的催化性能，这一点是多层膜修饰电极优越于其它类型修饰电极最突出的优点之一。此外，我们还发现QPVP-Os最外层对催化反应有着一定的阻碍作用。这些影响作用可以从多层膜中电催化剂沉积量的多少和QPVP-Os最外层的屏蔽作用得以解释。4．尽管SiW_(l2)O_(40)~(4-)不能直接吸附在裸金电极的表面形成单层膜，我们成功地在预先自组装有半胱氨的金电极上制备出来了SiW_(12)O_(40)~(4-)单层膜。但是，这种SiW_(12)O_(40)~(4-)单层膜化学修饰电极的稳定性较差。基于同阳离子聚合物QPVP-Os的静电相互作用，我们成功地制备了均匀的SiW_(l2)O_(40)~(4-)多层膜。SiW_(l2)O_(40)~(4-)多层膜CMEs对BrO_3~-，H_2O_2和HNO_2的还原表现出显著的催化效应。对HNO，还原的催化效应随着层数由l到3的增加而增强，而这种催化效应的增强却随着层数由3到7而趋于平缓。由于多层膜结构是建立在同QPVP-Os的强烈的静电作用上的，因此SiW_(12)O_(40)~(4-)多层膜CMEs比单层膜CMEs有更好的稳定性。我们主要利用电化学方法（循环伏安法，CV）、紫外可见光谱法(UV-vis)、X-射线光电子能谱法(XPS)、X-射线反射法(XR)和电化学交流阻抗法(EIS)，对这种杂多阴离子自组装多层膜的成膜过程、多层膜结构和组成进行了进一步地表征。5．通过氨阳离子自由基修饰方法，把4-氨基苯甲酸修饰到玻碳电极表面。研究了该单层膜对多种电活性分子的影响，膜的阻滞行为主要是由于静电相互作用所导致的。利用循环伏安和电化学交流阻抗法考察了4-氨基苯甲酸修饰电极对不同酸度条件下铁氰化钾的电子传递情况，并测得了它的表面pKa值大约为3.1。以修饰在玻碳电极表面的4-氨基苯甲酸单层膜为前体膜，成功地静电沉积了阳离 子聚合物QPVP-Os和多种杂多化合物组成的多层膜。采用循环伏安法详细研究了这种杂多化合物单层膜和多层膜的电化学行为，并且考察了这种复合膜对三种底物BrO_3~-,HNO_2及H_2O_2的还原反应的电催化性能。6．类似地，在4-氨基苯甲酸修饰的玻碳电极表面上，我们也成功地制备了SiW_(12)的多层膜。循环伏安、X-射线光电子能谱和X-射线反射的实验结果证明多层膜的生长非常均匀而且稳定。X-射线反射实验测定了多层膜中每个SiW_(12)/QPVP-Os双层的平均厚度为30.3A。这种复合膜对Br0_3~-，HNO_2和H_2O_2还原有明显的催化活性，并且在较大的浓度范围内催化电流与浓度具有良好的线性关系。更有意义的是，随着SiW_(12)多层膜层数的增加（固定在多层膜中催化剂量的增加），多层膜的催化能力具较大程度地提高。因此，我们可以通过合理地控制多层膜的厚度来改善其催化活性及分析测定的灵敏度，从而达到最佳的催化效能和优化出最适宜的实验条件。由于电极的稳定性较好，期望可以实际用于Br0_3~-，HNO_2和H_20_2的检测。7．采用电化学生长方法在4-氨基硫酚自组装膜修饰的金电极上，制备了包含杂多阴离子（SiMo_(11)VO_(40)~(5-)和Pr(SiMo_7W_4)O_(40)~(5-)）和阳离子聚合物PDDA的多层膜修饰电极。用循环伏安法研究了多层膜修饰电极的电化学行为。在多层膜生长过程中，我们发现Mo的第三个氧化还原峰随多层膜层数的增加显著增长，而前两个氧化还原峰增长缓慢甚至不增长，这可能是由于PDDA对Mo的前两个还原峰有一定的阻碍作用所导致的。多层膜修饰电极的峰电位随pH的增加而线性负移，表明有氢离子参与到杂多阴离子的氧化还原反应中。多层膜修饰电极对BrO_3~-和HNO_2的还原反应有良好的电催化作用，Mo的第三个还原峰峰电流与BrO_3~-的浓度都有良好的线性关系，并且催化电流随着多层膜层数的增加而增长。8．我们考察了首先通过静电沉积技术（离子键组装）成膜，然后经过后续光化学反应来制备一类含聚苯胺的基于共价键结合的多层膜。通过紫外光的辐照，膜的交联结构可由离子键型转变为共价键型。溶剂刻蚀的结果表明此种共价键合多层膜有更好的稳定性。电化学实验表明，以此种方式组装在多层膜中的聚苯胺仍保留了其电化学性质。

金属酞菁作为苯及其衍生物羟化授反应的催化剂-第五配位体作用的探讨

按文献方法合成了一些过渡金属的酞菁络合物（MPc,其中：M = Fe、Co、Ni、Cu），并对已合成的金属酞菁进行了提纯、鉴定（IR、UV。元素分析）。为了研究第五配位体对酞菁铁催化性能的影响，我们从以下几个方面探讨了第五配位体的作用：（1）测定了不同轴向配体L存在时FePc(L)_2型络合物的电子光谱，考察了随轴向配体L变化电子光谱的改变，为尚无定论的外加谱带（Extra banol）II的归属提供了一定的证据。根据位子谱带β和Q_（0-0）之间的吸收II的位置和强度随L的变化趋势，将吸收峰II归为Q_(1g)（dZ~2）→ b_(1u) (π~*）跃迁。轴向配体对FePc的相互作用可分为σ-作用和π-作用，轴向配位体的自由碱碱度P_(Ka)可作为σ-作用大小的量度。我们发现：PK_a与Q_(0-0)吸收峰的能量存在着线性关系。根据FePc(L)_2络合物的结构特点和配位场理论，阐明了Q_(0-0)的红移程度只与轴向配体的σ-作用有关，而II的能量要受到轴向配体的σ-作用和π-作用影响的规律。根据上述结论，探讨了配位原子分别为O、N、S等元素的轴向配体对FePc的相互作用规律。对于配位原子为O和N的轴向配位体，配体对中心离子的作用以σ-作用为主，其强度为：DMSO < DMF < THF Py < Im < Pi_P < ButNH_2 < NH_3 < CN~-配位原子为S的轴向配体容易与中心离子形成具有电子授受作用的反馈π键（M<->~п_σL)，因此具有较强的π作用。（2）为了进一步讨论轴向配体的作用对FePc氧分活化性能的影响，借助于电子光谱的变化对FePc/DMSO、FePc/DMF、FePc/THF体系的与O_2作用动力学进行了跟踪，提出了相应的反应动力学和机理，理论动力学机理通过计算得到的动力学曲线与实验结果一致，从而验证了所提出的反应机理。实验结果表明：不同的第五配位体可改变FePc与O_2反应动力学的控制步骤，反位配体（第五配体）的σ-作用越大，配位O_2分子中O-O键断裂的趋势增大，同时生成桥氧（μ-oxo）二聚物的趋势也增大。（3）以半胱氨酸（Cystecine）为第五配体，研究了FePc-Cysteine模拟体系对苯胺的羟化学反应，提出了相应的催化反应机理，解释了羟化反应中所观察到了一些实验事实。实验表明：在此体系中苯胺的羟化需要在半胱氨酸过量的条件下进行，并且弱酸性和非极性条件对苯胺的羟化反应有利。这说明RS~-在反应中不仅是一个第五配体，而且也起到电子授与体的作用。羟化反应条件与细胞色素P-450生物体系所需条件基本一致，因此，FePc-Cysteine体系是一个比较好的P-450模拟体系。实验还表明σ-作用可以使不可逆的自动氧化过程加速，单纯的σ-作用对羟化反应并不十分有利，π-作用可以使活性中间体得到稳定，因而在生物化学上有重要意义的半胱氨酸是一个比较理想的第五配位体。

典型沉积物组分结合的重金属对芦苇的植物有效性研究

沉积物中的重金属，与无机、有机胶体通过吸附、配位体交换、络合、共沉淀等作用与沉积物中不同组分结合，由于污染来源、环境条件、赋存时间的不同，重金属可以有不同的化学形态。不同赋存形态的重金属具有不同的生物环境地球化学过程及生物有效性规律。 5种氧化物矿物吸附态Cd的富集实验表明，芦苇对吸附在含铝矿物表面的Cd吸收最多，其次为铁锰矿物。比表面积较大、等电点较低的矿物与Cd的吸附强度和稳定性较强，进而造成Cd的植物有效性较低。可能对Cd的吸附解吸产生影响的是植物根系分泌的有机酸，有机酸对不同矿物吸附Cd的解吸规律与芦苇对Cd的吸收规律一致。有机酸本身性质，如羧基数量、电离常数等影响Cd解吸量。 环境中与水合氧化物结合（吸附和共沉淀）的Cd生物有效性研究表明，两种结合形式的Cd均被芦苇富集，不同处理体系中富集强度不同，根中富集量9.1 ~ 37.8 mg/kg；地上部分富集量为0 ~ 10.0 mg/kg。由于共沉淀处理增加了矿物的比表面积和吸附位点密度，并且在预先混合的过程中Cd进入氧化物内部使结合了Cd的水合氧化物更加稳定，因此吸附态Cd的植物有效性大于共沉淀。老化处理可使Cd向水合氧化物晶格内部扩散，因而显著地降低吸附态Cd的富集。由于Fe(OH)3的等电点较低、阳离子交换容量较大，因此与Fe(OH)3 结合的Cd有效性较低。采用2种低分子量有机酸对Cd进行解吸，Cd的解吸规律与芦苇对镉的富集规律一致。 与无定形铁氧化物结合（吸附和共沉淀）的多金属富集实验表明，芦苇对不同金属的富集强度不同。金属离子与铁氧化物的亲合力由金属阳离子水合半径和水化数决定，本研究中金属与铁矿物结合亲合力遵循：Pb > Cd > Cu > Ni，因此芦苇对金属的富集规律大致为Ni > Cu > Cd > Pb。在多金属处理体系中，金属之间往往竞争相同的吸附位点，形成相似络合物，从而改变吸附强度和稳定性。Ni和Cd在根中富集量较少，可能是体系中Pb的投加产生了竞争作用。此外，植物对金属的选择性吸收也影响金属的植物有效性。解吸实验表明，吸附处理的金属解吸量大于共沉淀，单一金属投加体系中，重金属的解吸量：Ni > Cu > Cd > Pb；多种金属投加体系中，Pb的解吸量增加，Cd的解吸量下降。根系分泌的低分子量有机酸对沉积物中的重金属有重要的活化作用，这可能是植物吸收污染沉积物或土壤中重金属的重要因素之一。 针铁矿和不溶性腐殖酸吸附态Cd的富集实验表明，水溶态金属的有效性最大，其次为针铁矿吸附态，最难被植物吸收的是腐殖酸吸附态金属。由于腐殖酸结构复杂、表面多官能团和吸附位点，因此与金属的亲合力较大，结合牢固，不易被芦苇吸收富集。解吸实验验证了相同条件下，柠檬酸对腐殖酸吸附态金属的解吸量小于针铁矿结合态。pH值是影响金属与沉积物中活性组分结合强度和稳定性的重要因素。较低的pH值，水相中H+浓度较高，与金属离子竞争吸附位点，降低针铁矿或腐殖酸对金属离子的吸附容量和稳定性。另外，环境pH值较低（低于矿物等电点）时，矿物表面趋于带正电，增加了金属离子吸附的难度。 水体－沉积物体系中，可溶性腐殖酸影响重金属的迁移和生物有效性。不同的腐殖酸浓度和投加顺序对金属的生物有效性影响研究表明，单一金属投加体系中，金属在芦苇体内的富集规律为：Cu > Cd > Ni > Pb，金属在植物不同部位的分布遵循：根 > 叶 > 茎 > DCB，腐殖酸浓度的增加降低了金属的富集（除Ni外）。混合金属投加体系中，金属的富集遵循：Ni > Cu > Cd > Pb（HA 5 ppm）；Cd > Ni > Cu > Pb（HA 20 ppm）。与单一金属投加相比，金属的富集量降低，DCB提取态金属含量增加。腐殖酸浓度的增加降低了金属的生物有效性。腐殖酸加入顺序显著影响的金属与针铁矿的吸附，进而影响金属的生物有效性。