稀土苯多酸络合物的合成及其性质的研究

苯多酸作为配体，因有多个可参与配位的羧基，因此，可以和稀土离子生成不同配比而结构特殊的化合物，同时这类化合物具有一系列有趣的性质。本论文选择1,2,4,5-苯四酸（H_4L），1,3,5-苯三酸（H_3L_I），1,2,4-苯三酸（H_3L_(II)）和1,2,3-苯三酸（H_3L_(III)）作为配体，合成了除P_m以外的十四个镧系元素和Y的络合物。对于稀土和均苯四酸的络合物，除得到了文献曾报导过的4:3组成外，还合成了一个新的系列，其组成为1:1的络合物：Ln·HL·nH_2O(Ln = La-Gd，Er，Y)和Ln·L·NH_4·nH_2O(Ln=Eu，Tb-Lu)。培养出了未见文献报导的稀土Er与均苯四酸络合物的单晶，晶体结构分析指出其组成为[ Er·L·3H_2O]·NH_4·4H_2O，中心离子和配体形成八配位络阴离子，呈畸变的四方反棱柱结构。对所合成的稀土苯多酸络合物（除稀土和1,2,3-苯三酸络合物外），进行了热分析研究，结果表明这类络合物具有很高的热稳定性，空气中，除Ce外，其分解温度均大于420 ℃。指出了络合物热分解机理，对于绝大部分稀土苯多酸络合物。分解分两步进行，第一步络合物脱水，第二步分解为氧化物。镧的苯多酸络合物其分解过程经碱式碳酸盐（LaO）_2 CO_3，最后分解为La_2O_3。络合物DTA分解峰温随稀土原子序有规律地变化，且不同的苯多酸系列络合物呈类似的变化规律，变价元素处于曲线峰谷的位置。测定Ln_4L_3·nH_2O系列络合物的脱水热及脱水和分解表观活化能。系统地研究了络合物在4000-100cm~(-1)范围内的FT-IR光谱，通过对羧基反对称和对称伸缩振动的分析，指出了络合物中羧基的可能配位形式。对组成为Ln·HL·nH_2O(Ln=La-Gd，Y)，Ln·L·NH_4·nH_2O (Ln=Tb-Lu)，LnL_I·nH_2O (Ln = La-Ho)和LnL_(II)·nH_2O (Ln=Pr-Tm)的络合物，指认了Ln-O链伸缩振动，其振动频率随稀土离子总角动量量子数呈类似“斜W”效应的变化。对于Ln_4L_3·nH_2O，LnL_I·nH_2O和LnL_(II)·nH_2O络合物，随着配体的不同，羧基反对称和对称伸缩振动频率差ΔV以ΔV_(1,3,5)BTA > ΔV_(PMA) > ΔV_(1,2,4)BTA的规律变化。研究了Eu和Tb苯多酸铬合物的萤光相对亮度及其萤光光谱，对Tb络合物，其萤光相对亮度随配体结构的变化有如下变化规律：PMA > 1,2,4 BTA≥1,2,3 BTA > 1,3,5 BTA。Tb的PMA络合物由于其发光强度较大，有可能在实际中得到应用。

环烷酸和其它萃取剂协同萃取稀土元素的化学

环烷酸是一种价廉容量大的萃取剂，在其中加入混合醇工业上已用于分离制取高纯Y_2O_3，并用于提纯氧化铕。为了扩大环烷酸的应用，我们对加有中性磷萃取剂及β－双酮类螯合剂的环烷酸协萃体系进行了较为系统的研究。测定了协萃体系萃取Nd(III)和Er(III)的协萃曲线，协萃剂的协萃能力强弱顺序为：PMBP＞TOPO＞BDBP＞DBBP＞TBP Er(III)＞Nd(III) TBP几乎没有协萃效应，当其在有机相中所占克分子而分数大于30％时，尤其如此，DBBP有类似的规律，其余协萃剂均无反协萃效应。测定单一稀土离子分配比随原子序数的变化可见协萃体系协萃重稀土的能力大于轻稀土。钇的萃取位置发生了显著的变化，主要是位于轻稀土组，在如有DBBP及TOPO的体系中移至了HO附近；随着平衡水相酸度的降低，钇有向原子序数增大的方向移动的趋势，而且中性磷萃取剂的萃取能力越大，钇的萃取位置变化越多，使其和镧系元素之间的分离因素有所下降。用解析法等研究了多元协萃络合物的组成及协萃反应机理，并计算了相应的表观协萃平衡常数及有机相加合反应平衡常数。考察萃取前后有机相的红外光谱可见中性磷萃取剂和环烷酸形成氢键的能力为：TBP＞DBBP＞BDBP＞TOPO和金属离子的配位能力为：TBP＜DBBP＜（BDBP）＜TOPO Nd(III)＜Er(III)找出了环烷酸配位后羧基的反对称及对称伸展振动，由二者之差指出羧基为螯合配位或双金属格式配位，P＝O和金属离子形成了配价键。游离中性磷化合物，混合有机相中及协萃络合物中的P＝0伸展振动波数与其诱导效应指数之间符合线性规律。将中性磷化合物单独萃取Nd(III)及Er(III)时的分配比，协萃体系的总分配比，酸性协萃系数，表现协萃平衡常数及有机相加合反应平衡常数的对数对P＝0伸展振动频率及诱导效应指数作用，也能找到近似的线性规律。分析环烷酸和PMBP混合前后的振动光谱及换磷共根~1H谱发现环烷酸和PMBP之间也有氢键律合作用。为了进一步说明协萃剂在萃取过程中的作用，合成了除Pm以外十五个稀土－PMRP－环烷酸三元络合物。用快原子轰出质谱法测定了La、Pr及Er等元素络合物的分子量。络合物TG－DTA曲线表明分解过程分两步进行，第一步为环烷酸的分解，第二步为PMBP的分解，最后产物为氧化物。环烷酸首先分解是由于环烷酸和稀土离子的键合强度不如PMBP，这在络合物的质谱，~1HNMR谱及恒温产物的红外光谱中均得到了证实，系统地研究了络合物在4000－100cm~(-1)范围内的FT－IR艺谱，分析了配体和稀土离子配位前后，COOH，ezo, c…e…c及RE－O等振动附近的变化，指出了配体和稀土离子之间的配位形式可能为：PMBP和稀土离子形成的RE－O键伸展振动频率可分为轻重稀土组，环烷酸和稀土离子之间的RE－O键伸展振频率与稀土离子总轨道角动量之间符合斜“W”规律，为常数和原子序数之间呈现近似“四分组”效应，钇位于Lu前，并接近于Lu。还考察了络合物~1HNMR谱上配体的各种基团质子化学位移，指出络合物可能有两种空间模型。在所形成的化合物中，Ce呈现四价状态为Ce(PMBP)_2A_2，其稳定性大于其他三价稀土离子的络合物。

傅立叶变换红外光谱法对高聚物共混体系的研究

本论文主要包括以下三方面的工作：1. 傅立叶变换红外光谱法对含有特殊相互作用的高聚物共混体系的相容性及其他性质进行了研究。实验表明，在EVA／CPE（PVC）体系中，当两组分分子间处于互容的情况时，属于EVA的羰基伸缩振动频率向低频移动且谱峰加宽。利用这一光谱上的特征，可以表征出共混体系的相容性。得出，该体系的相容性与EVA中VA含量以及CPE中氯含量成正比。由升温实验还得出了EVA(VA：40%)/CPE(Cl:64%)共混体系的相图。运用同样的手段，考察了PcL/SAN体系的相容性。通过计算机分峰，得出PcL的羰基伸缩振动的结晶谱带和非晶变带。发现，随着SAN加入量的增多，上述PcL的非晶谱带ν_(c=o)向低频移动。说明该体系中PcL的非晶部分与SAN在室温下是相容的。FT－IR还用来研究了该体系中PcL的等温结晶过程。利用红外中的差谱技术，考察了PVF_2/PMMA共混体系的相容性。实验得出，当PMMA含量较高时，体系处于相容状态；而当PMMA含量较低时，由于体系中PVF_2 的结晶度较大，妨碍了PVF_2与PMMA分子的相互“混溶“，则为不相容状态。初步考察了涂膜法制备不同晶型PVF_2/PMMA样品的条件。2. 首次运用FT－IR法，对不含有特殊相互作用的高聚物共混体系（LLDPE／NR，LLDPE／SBR）的相容性进行了研究。发现，在这两个体系中皆发生相类似的光谱现象，即LLDPE的加入，使得分别属于NR和SBR的＝CH－面外摇摆振动峰，强度增大，峰宽变窄。通过一系列实验证明，上述变化与PE中的非晶含量有关，得出LLDPE的非晶部分与NR或SBR分子间存在着一定程度的相互渗透。其他实验手段测得的结果支持了上述解释。3. 详细研究了LLDPE在LLDPE／SBR共混体系中的结晶动力学和熔融热力学过程。发现SBR的加入，对LLDPE的平衡熔点Tm°影响不大，晶体表面能略有增大。根据这实验现象，提出了该体系中LLDPE的晶体结构模型。实验表明，SBR的加入，还对共混体系中LLDPE的结晶度，微晶尺寸，球晶结构，片层结构等产生较大的影响。

光透式红外光谱电化学池的设计及金属酞菁的光谱电化学研究

本论文的第一部分工作是将FT－IR光谱与电化学技术相结合，成功地设计了两种适用于多种非水溶剂的光透式薄层红外光谱电化学池。本论文的第二部分工作是非水溶中金属酞菁的光谱电化学研究，首次采用光透薄层光谱电化学池，现场检测Mn、Fe酞菁各步氧化还原的光谱变化，研究其电极过程机理。确认氧化还原中心，考察轴向配位对其半波电位及电极过程机理的影响。锰酞菁光谱电化学研究结果表明，在二氯乙烷溶剂中得到的一步氧化，发生在金属中心，对应于Mn(III)生成。在四氢呋喃溶剂中的第一步及第二步还原均发生在金属中心，生成Mn(II)Pc和Mu(I)Pc。第三步还原对应于环的还原。还原过程轴向配位效应的考察汲出，金属与阴离子轴向链能力的顺序为Cl~->I~->ClO_4~->BF_4~-。铁酞菁在二氯乙烷中，存在两步氧化过程，分别对应于中心金属的氧化和环的氧化。在四氢呋喃溶剂中得到的前两步还原，对应于中心金属的还原。第三步还原对应于环的还原。通过用ClO_4~-取代阴离子Cl~-，进一步探究了阴离子Cl~-对各步氧化还原步骤的电极电位及电极过程机理的影响。证明，高价氧化态Fe(II)只有在具有较强配位能力的配位体如Cl~0)的存在下，才能稳定存在，并且, 由于Cl~-对Fe(III)/Fe(II)电对半波电位的影响，使在薄层慢扫的情况下，前两步金属中心还原的半波电位重合在一起，得到CV图上的一步还原对应看两步光谱变化。

旋涂薄膜的极化取向与松驰

本工作对三种极化非线性光学（NLO）高聚物进行了研究。1）有机染料掺杂型NLO高聚物：把分散红（DR1）和对硝基苯胺（p-NA）掺杂于无定型高聚物中，用旋涂法成膜，在掺杂高聚物Tg以上，用电晕极化法使薄膜中的染料分子取向。研究了电晕极化条件对取向效果的影响。具有高Tg的极化膜显示了好的取向稳定性；2）主链或侧链含生色基团的NLO高聚物：分散红以共价键接枝在高分子侧链或对硝基苯胺接枝在高分子主链。用UV-vis光谱法和偏振IR光谱法表征了NLO高聚物极化过程。同染料掺杂高聚物比较，主链型高聚物具有较好的取向稳定性。3）交聚型NLO高聚物：4-（2,3-二羟基丙氧基）-4'-硝基偶氮苯与六亚甲基二异氰酸酯的缩二脲进行电场极化交联反应。在较短时间内得到完全交联的NLO聚合物材料。采用变温FT-IR光谱及DSC对不同温度的交联过程进行了详细的研究。在适当的预聚温度和时间以及极化温度和电压等固化条件下，测得极化膜的d_(33)值。

聚二丙烯酸聚乙二醇酯/环氧树脂互穿聚合物网络的研究

采用直接酯法合成了聚乙二醇600、聚乙二醇400、三缩四乙二醇的丙烯酸双酯，并用FT-IR、~1H-NMR表征了这些双酯的结构。以AIBN为双酯引发剂，XLA为环氧固化催化剂，采用一步法（Simultaneous）合成了一系列聚二丙烯酸聚乙二醇酯/环氧树脂互穿聚合物网络。用FT-IR表征了两组分间的氢键相互作用。测定了一系列IPN样品的力学性能，并讨论了各种因素对IPN的力学性能的影响。

纳米二氧化钒薄膜的制备及红外光学性能

采用双离子束溅射方法在Si_3N_4/SiO_2/Si基底表面沉积氧化钒薄膜,在氮气气氛下热处理获得二氧化钒薄膜.利用x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)研究了热处理温度对氧化钒薄膜晶体结构、表面形貌和组分的影响,利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对二氧化钒薄膜的红外透射性能进行了测试分析.结果表明,所制备的氧化钒薄膜以非晶态V_2O_5;和四方金红石结构VO_2为主,经400℃、2 h热处理后获得了(011)择优取向的单斜金红石结构纳米VO_2薄膜,提高热处理温度至450℃,纳米结构VO_2薄膜的晶粒尺寸减小.FT-IR结果显示,纳米VO_2薄膜透射率对比因子超过0.99,高温关闭状态下透射率接近0.小晶粒尺寸纳米VO_2:薄膜更适合在热光开关器件领域应用.

掺Er／Pr的GaN薄膜深能级的研究

利用深能级瞬态谱（DLTS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对GaN以及GaN掺Er／Pr的样品进行了电学和光学特性分析．研究发现未掺杂的GaN样品只在导带下0．270eV处有一个深能级；GaN注入Er经900℃，30min退火后的样品出现了四个深能级，能级位置位于导带下0．300eV，0．188eV，0．600eV和0．410eV；GaN注入Pr经1050℃，30min退火后的样品同样出现了四个深能级。能级位置位于导带下0．280eV，0．190eV，0．610eV和0．390eV；对每一个深能级的来源进行了讨论．光谱研究表明，掺Er的GaN样品经900℃，30min退火后，可以观察到Er的1538nm处的发光。而且对能量输运和发光过程进行了讨论．

掺铒GaN薄膜的背散射/沟道分析和光致发光研究

采用背散射(RBS)/沟道(channeling)分析和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究了掺铒GaN薄膜的晶体结构和光致发光(PL)特性.背散射/沟道分析结果表明:随退火温度的升高,薄膜中辐照损伤减少;但当退火温度达到1000℃,薄膜中的缺陷又明显增加.Er浓度随注入深度呈现高斯分布.通过沿GaN的<0001>轴方向的沟道分析,对于900℃,30min退火的GaN:Er样品,Er在晶格中的替位率约76%.光谱研究表明:随退火温度的升高,室温下样品的红外PL峰强度增加;但是当退火温度达到1000℃,样品的PL峰强度明显下降;测量温度从15K变化到300K时,样品(900℃,30min退火的GaN:Er)的1540nm处PL温度猝灭为30%.

掺铒GaN薄膜光致发光的研究

采用傅立叶变换红外光谱（FT－IR）研究了掺铒GaN薄膜光致发光特性，光致发光谱（PL）的测量结果表明

Microstructure of the silicon film prepared near the phase transition regime from amorphous to nanocrystalline

A kind of hydrogenated diphasic silicon films has been prepared by a new regime of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) near the phase transition regime from amorphous to nanocrystalline. The microstructural properties of the films have been investigated by the micro-Raman and Fourier transformed Infrared (FT-IR) spectra and atom force microscopy (AFM). The obtained Raman spectra show not only the existence of nanoscaled crystallites, but also a notable improvement in the medium-range order of the diphasic films. For the FT-IR spectra of this kind of films, it notes that there is a blueshift in the Si-H stretching mode and a redshift in the Si-H wagging mode in respect to that of typical amorphous silicon film. We discussed the reasons responsible for these phenomena by means of the phase transition, which lead to the formation of a diatomic hydrogen complex, H-2* and their congeries.

高能kr离子辐照聚合物膜的潜径迹及其辐照降解特性的研究

本文简要叙述了快重离子在固体材料，特别是聚合物材料中引起的强电子激发效应研究的基本理论、发展历史和研究现状。描述了在兰州重离子加速器上完成的25 MeV/u 86Kr离子辐照叠层聚对苯二甲酸乙二醇酯膜（PET）和聚碳酸酯（PC）膜的实验及结果分析。应用傅立叶红外变换光谱（FT-IR）及X-射线衍射分析（XRD）方法研究了在不同电子能损及不同注量辐照条件下，高能Kr离子在聚合物PET和PC潜径迹中引起的的损伤效应。结果表明：高能Kr离子在聚合物PET、PC膜引起的损伤主要是由于辐照引起的断键及键的重组产生的官能团的降解及非晶化过程，损伤截面存在电子能损阈值，且与官能团的结构有关。 对PET的傅立叶红外变换光谱分析结果给出，电子能损为7.25 keV/nm时，对应官能团吸收峰794 cm-1, 849 cm-1, 1021 cm-1, 1341 cm-1, 1410 cm-1, 1505 cm-1,的损伤截面半径分别为：3.63 nm, 4.70 nm, 4.58 nm, 3.54 nm, 5.17 nm, 5.32 nm。X-射线衍射分析结果表明，PET的非晶化转变截面随离子注量和电子能损的增大而增加，（100）衍射峰的相对强度I/I0随离子注量的增加而指数衰减，对应电子能损为6.62, 6.93, 7.25 keV/nm，其相应的非晶化半径分别为4.86, 5.64, 6.77 nm。 对PC的傅立叶红外变换光谱分析表明，当电子能损比较小，大多数官能团的红外吸收无明显变化，直到当辐照注量为2×1012 ions/cm2 且电子能损比较大时，其绝对吸收强度才发生明显的改变。电子能损为6.37 keV/nm 时，对应官能团吸收峰为519 cm-1, 605 cm-1, 724 cm-1, 1014 cm-1，其损伤截面分别为：13.12, 45.40, 50.21, 56.28 nm2

聚碳酸酯膜的高能Ar离子辐照效应研究

本文简要介绍了PC材料的基本属性、用途和聚合物辐照效应的发展现状，以及荷能离子与固体相互作用的基本理论。重点描述了在兰州重离子加速器上完成的1.4GeV Ar离子辐照PC膜实验和辐照样品的付里叶转换红外谱（FT-IR）、紫外、可见光谱（UV、VIS）、X-射线光电子谱（XPS）和电子自旋共振谱（ESR）分析。分析结果表明：高能Ar离子在PC膜中引起的的主要辐照效应是键的断裂和材料的降解，重要降解发生在能量沉积密度大于8.0 * 10~(22)eV/cm~3或者电子能损大于1.4keV/nm时。这也表明了材料中的自由基增多，可蚀刻性增大。随辐照剂量和电子能损的增大，材料逐渐碳化，同时有类苯环物质和炔基生成。炔基的生成有一个剂量阈值为5.5 * 10~(11)ions/cm~3，有一个电子能损阈值为0.61keV/nm。在紫外、可见谱中，380nm、450nm和500nm波长处的吸光度变化随电子能损按平方规律变化，随剂量按线性规律变化。