Hard magnetic properties of Sm3Fe26.7VxN4 and Sm3Fe26.7VxCy

Sm3Fe26.7V2.3N4 nitrides and Sm3Fe26.7V2.3Cy carbides have been synthesized by gas-solid phase reaction. Their hard magnetic properties have been investigated by means of additional ball-milling at room temperature. The saturation magnetization of Sm3Fe26.7V2.3N4 almost decreases linearly with increasing ball-milling time t, but that of Sm3Fe26.7V2.3Cy has no obvious change when the ball-milling time increases from t = 1 to 28 h. As a preliminary result, the maximum remanence B-r of 0.94 and 0.88 T, the coercivity mu(0i)H(C) of 0.75 and 0.25 T, and the maximum energy product (BH) of 108.5 and 39.1 kJ/m(3) for their resin-bonded permanent magnets are achieved, respectively, by ball-milling at 293 K. (C) 1999 Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Upgrading of liquid fuel from the vacuum pyrolysis of biomass over the Mo-Ni/gamma-Al2O3 catalysts

High amounts of acid compounds in bio-oil not only lead to the deleterious properties such as corrosiveness and high acidity, but also set up many obstacles to its wide applications. By hydrotreating the bio-oil under mild conditions, some carboxylic acid compounds could be converted to alcohols which would esterify with the unconverted acids in the bio-oil to produce esters. The properties of the bio-oil could be improved by this method. In the paper, the raw bio-oil was produced by vacuum pyrolysis of pine sawdust. The optimal production conditions were investigated. A series of nickel-based catalysts were prepared. Their catalytic activities were evaluated by upgrading of model compound (glacial acetic acid). Results showed that the reduced Mo-10Ni/gamma-Al2O3 catalyst had the highest activity with the acetic acid conversion of 33.2%. Upgrading of the raw bio-oil was investigated over reduced Mo-10Ni/gamma-Al2O3 catalyst. After the upgrading process, the pH value of the bio-oil increased from 2.16 to 2.84. The water content increased from 46.2 wt.% to 58.99 wt.%. The H element content in the bio-oil increased from 6.61 wt.% to 6.93 wt.%. The dynamic viscosity decreased a little. The results of GC-MS spectrometry analysis showed that the ester compounds in the upgraded bio-oil increased by 3 times. it is possible to improve the properties of bio-oil by hydrotreating and esterifying carboxyl group compounds in the bio-oil.

Isolation and Characterization of a Methomyl-Degrading Paracoccus sp mdw-1

Methomyl, an extremely toxic pesticide, is widely used in agriculture. A strain named mdw-1 capable of degrading methomyl rapidly was successfully isolated from activated sludge in this study. It could utilize methomyl as the sole carbon or nitrogen source. The optimal temperature and medium pH for its growth and methomyl biodegradation were 30 degrees C and 7.0, respectively. It was identified as a Paracoccus sp. according to its morphological features, physiological and biochemical characteristics, and phylogenetic analysis based on the sequence of 16S rDNA. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis showed that methomyl could be completely transformed to S-methyl-N-hydroxythioacetamidate in 10 h of incubation with the isolate mdw-1.

酶生物燃料电池载体选择及其应用基础研究

酶生物燃料电池（EBFC）是利用酶作为催化剂将化学能转化为电能的装置。由于氧化还原蛋白质和酶通常具有复杂的空间结构，活性中心深埋在它们的肽链中，很难与基底电极进行直接电子传递，从而影响了电池的性能。但使用适当的载体对电极表面进行修饰，可以实现直接的、快速的电子传递。因此，开发稳定性好、成本低、能够有效促进氧化还原蛋白质或酶与基底电极进行直接电子传递的载体成为EBFC发展中的重要课题之一。 本论文主要集中于EBFC中蛋白质或酶载体的选择方面的研究。探讨不同性质的载体，包括半导体电物质、生物相容性物质和导电物质对氧化还原蛋白质或酶的直接电子传递的影响。同时以SiO2纳米粒子为例，探讨了载体促进氧化还原蛋白质直接电子传递的作用机理。通过对不同载体的考察，最终选择了一种合适的材料组装成葡萄糖/O2 EBFC，并考察了EBFC的性能。主要结果如下： 1．将SiO2纳米粒子固定在GC电极上，成功实现了细胞色素c（Cyt c）的准可逆的直接电化学反应，并在这基础上提出双功能机理模型，说明了半导体对氧化还原蛋白质和电极之间的直接电子迁移的影响。 2．发现Cyt c能够在SBA-15膜修饰的电极上实现准可逆的直接电化学反应，并能够对H2O2产生较好的电催化还原效果。 3．以生物相容性物质壳聚糖为载体，分别研究了Cyt c、微过氧化物酶（MP-11）和葡萄糖氧化酶（GOD）的准可逆的直接电化学反应。并发现固载在壳聚糖上的Cyt c和MP-11对H2O2和O2还原有很好的电催化活性，而固载在壳聚糖上的GOD对葡萄糖氧化有很好的电催化活性。 4．以碳纳米管（CNT）为载体，实现了GOD的准可逆的直接电化学反应。并在氧化还原媒介体的作用下实现了其对葡萄糖的电催化氧化。 5．将筛选出的最佳载体组装成葡萄糖/O2 EBFC，分别以葡萄糖氧化酶和漆酶作为阳极和阴极的催化剂，制得有隔膜和无隔膜的EBFC。

支撑膜上通道行为和电催化的研究

支撑膜作为新兴的生物膜模拟体系备受关注，本文在支撑膜上研究了短杆菌肽离子通道的通道行为，并对微过氧化物酶—11（MP-11）的电化学及电催化性质进行了研究，主要结果如下：1. 首次报道了支撑磷脂膜上杆菌肽离子通道电流和电极度电位之间有很好的线性关系。2. 首次在有机相中，用电化学方法研究十八烷基硫醇在金电极上沉积成膜的过程，并推导出硫醇分子在金电极度表面沉积速度的表达式。3. 首次在硫醇自组装单层膜上观察到短杆菌肽的通道行为及通道电流对阳离子浓度和电极度电位的响应，提出了相应的理论，并在实验中得到验证。4. 详细考察了MP-11在不同表面状况的银电极度上的电化学行为。5. 拉曼光谱结果表明，当MP-11从溶液吸附到粗糙化银电极度表面时，会部分地由低自旋、六配位转变成高自旋、五配位的状态；吸附在粗糙化银电极表面的MP-11分子会由于还原全部由六配位转变成五配位，这个过程不可逆。据此发展出一种电化学制备五配位MP-11的方法。6. 首次发现吸附在粗糙化银电极度表面的MP-11分子的光诱导还原现象。7. 测定和比较了O_2和H_2O_2在MP-11 + Nafion/GC电极度上电催化还原反应的一些动力学参数。发现O_2在修饰电极度上经历了四电子还原，且还原过程与溶液的pH值有关。

模拟生物膜的电化学研究

本文简要评述了生物膜领域的发展过程及研究现状，介绍了关于生物膜的一些基本性质和理论。采用电化学方法对支撑双层磷脂膜（s-BLM）、杂化双层磷脂膜（HBM）、磷脂浇铸膜（Cast lipid film）等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要如果如下：1. 在玻碳（GC）电极表面制备了磷脂浇铸膜，并以此膜为生物膜的模型研究了多巴胺对NADH的催化氧化。多巴胺是通过将电极浸在多巴胺溶液中约10个小时，从而固定的磷脂膜内的。在pH = 7.0的磷酸缓冲溶液中获得了膜内多巴胺对NADH的催化氧化行为，发现氧化电流随着扫描圈数的增加而逐渐增大，并最终到达一个稳态，这是一个比较新的现象。同时，与NADH的裸玻碳电极上的电化学行为相比，其氧化过电位降低了约130 mV，2 × 10~（-3）mol/L的NADH的扩散系数为6.7 × 10~（-6）cm~2/s。2. 开发了一种基于磷脂浇铸膜的葡萄糖生物传感器。磷脂膜可以在电极表面提供一种理想的生物环境，而且能够有效地抑制一些亲水性的电活性物质到达电极表面，从而降低了它们的干扰作用。TTF被用作电子转移媒介体是因为它可以有效地转移电子，并且可心牢固地固定在磷脂膜中。工作电位、pH值对传感器的影响均做了测试。该传感器的响应时间小于20秒，线性范围从0.2 mmol/L到10 mmol/L，最低检测限为2×10~（-5） mol/L，同时，该传感器也显示出良好的重现性及稳定性。3. 选择玻碳电极作为固体基底，在其表面上制备出磷脂膜。通过电化学阻抗测试，证明了电极表面的磷脂膜为双层膜。将辣根过氧化物酶（HRP）固定在这种支撑双层磷脂膜（ s-BLM）中，并以此开发出一种不需要媒介体的H_2O_2生物传感器。该传感器显示了良好的电化学中央委员应、稳定性及重现性，这主要是因为s-BLM的存在。作为一种模拟生物膜，s-BLM可以为保持酶分子的天然活性提供一个理想的环境，因此，s-BLM将非常适合于固定酶分子，从而开发以玻碳电极为基底的不需要媒介体的生物传感器。4. 以玻碳电极作为基底，在玻碳电极上制备出支撑磷脂膜，并借助电化学阻抗手段证明了这种磷脂膜是比层膜。研究了这种支撑磷脂膜内的离子通道行为，以高氯酸根离子作为通道激发物以及吡啶钌作为标记离子，当膜内的通道打开时，产生明显的通道电流，然而没有高氯酸根存在时，通道又处于关闭状态。5. 成功地制备出由金电极表面上的半胱胺单层支撑的C_(60)-磷脂杂化膜。将血红蛋白（Hb）固定在膜内，并研究了Hb的电化学行为。C_(60)作为一种良好的电子媒介体，使得Hb在这种C_(60)-磷脂杂化膜内的电子转移变得较为容易。

铁氰化钴修饰电极的制备、表征及电催化性能的研究

多核过渡金属铁氰化物修饰电极的研究在电催化、电色显示器件、能量存储、离子识别等方面具有重要的意义。本文采用了电化学的循环伏安法（CV）、旋转圆盘电极技术（RDE）、傅立叶变换红外光谱法（FTIR）和扫描电子显微镜技术（SEM），系统研究了一类铁氰化物—铁氰化钴修饰玻碳（CoHCF／GC）电极的制备方法及其对神经递质多巴胺（DA）的电催化作用以及修饰溶液中一种阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的加入对所制备的CoHCF／GC电极的电化学性能和电催化性能的影响。主要内容和结论如下：1．改进了CoHCF／GC电极的制备方法。新方法具有简单易行、不受修饰物浓度干扰、修饰时间短、修饰量易于控制等优点，且制备的CoHCF粒径小、结构明确、电化学性能稳定。2．研究了CoHCF／GC电极对DA氧化的电催化性能。采用RDE测定了CoHCF／GC电极对DA的电催化氧化的动力学参数。结果表明用新方法制备的修饰电极对DA氧化有更好的电催化性能。3．研究了在修饰溶液中加入临界浓度的CTAB对所制备的CoHCF／GC电极的影响。CV的研究结果表明，CTAB的加入，基本不影响CoHCF／GC的氧化还原峰峰电位，却使其氧化还原峰峰电流明显增大，且使所制得CoHCF／GC电极对DA氧化表现出不同的电催化行为。FTIR研究表明，CTAB不吸附在电极表面，不改变COHCF膜的化学组成和结构。SEM研究结果表明，CTAB的加入使所制备的CoHCF膜长得更快，更厚，使CoHCF粒子长得更大。因此，可得出结论为CoHCF粒子的大小是影响其对DA不同的电催化行为的主要因素。4．用RDE技术测定了有、无CTAB情况下制备的CoHCF／GC电极对DA的电催化反应的动力学参数。结果表明，有CTAB时制备的CoHCF／GC电极对DA的表观动力学常数kΓ比没有时的要大。

药物分子与DNA相互作用机理的研究

脱氧核糖核酸（DNA）是生物体的重要遗传物质。许多药物，尤其是抗肿瘤药物，以DNA为作用靶，研究它们与DNA之间的相互作用，使人们从分子水平上理解某些疾病的致病机理，并通过分子设计寻找更为有效的治疗药物。由于药物的药理活性及毒副作用与药物的分子结构及与DNA的结合位点、序列选择性密切相关，本论文对硫荃（TH）、1，4-二氢毗陡（1，4-DHP）、毗咯并苯并咪哇（PBI）三类药物分子与DNA的结合方式、序列选择性及药物的分子结构对与DNA相互作用的影响进行了研究，并着重对1，4-DHP衍生物C一4取代基、PBI衍生物C一3取代基结构与药物活性的构效关系进行了研究。主要研究内容及结论如下：一、用电化学及光谱方法研究TH与小牛胸腺DNA（CT-DNA）相互作用的方式及序列选择性。当PH＞6．8时，TH与CT-DNA作用后，其氧化还原峰峰电位正移及峰电流降低、UV-vis吸收峰峰位红移和吸光度降低、荧光被强烈碎灭，说明它们的相互作用具有嵌插结合特征。溶液酸度对两者的作用方式有影响，当pH＜6．8时，作用方式则以静电结合为主。通过比较与不同碱基序列作用后，TH的UV-vis吸收光谱、荧光光谱以及核磁共振光谱的变化，表明TH与DNA的作用具有序列选择性，与GC碱基序列的作用比与AT碱基序列强。此外，圆二色谱（CD）实验表明，DNA三级结构由于TH嵌插结合发生了构象变化，使双螺旋链由较紧密螺旋态变为松散态。二、用电化学和光谱方法研究了1，4-DHP衍生物C-4取代基吸电子能力及空间结构对1，4-DHP衍生物氧化过程、与DNA作用方式以及对DNA构象的影响。C-4取代基吸电子能力越强，1，4-DHP衍生物氧化峰峰电位越正，氧化反应越不易进行。与DNA的作用方式与1，4-DHP衍生物结构有关，C-4位被H-取代或被烷基取代的1，4-DHP衍生物与CT-DNA的作用方式为嵌插结合方式，C-4位被芳环取代基所取代的1，4-DHP衍生物，只能部分嵌入CT-DNA双螺旋链中，还通过沟结合特异性地与DNA大沟或小沟中的AT碱基序列结合。DNA的构象在与1，4-DHP衍生物作用后发生了不同程度的变化，C-4位芳香取代的1，4-DHP衍生物引起DNA的构象变化大，因而也具有更高的药物活性。三、用UV-vis吸收光谱、荧光光谱对几种C-3、C-4取代基不同的PB工衍生物与DNA的作用方式及序列选择性进行了研究。结果表明，PBI衍生物与DNA共价交联结合，使DNA烷基化并产生裂解。PBI衍生物C-3氰基取代基与DNA大沟中腺嗓吟上氨基之间的氢键作用对PBI衍生物与DNA的结合起到关键作用。C-4取代基的空间效应对PBI衍生物与DNA作用有一定影响。DNA与PBI衍生物作用后的CD光谱变化表明，两者之间的结合不仅使DNA三级结构发生了构象变化，还可能存在CT-DNA双螺旋链断链的结构变化。

直接型生物燃料电池酶催化剂的研究

生物燃料电池作为一种真正意义上的理想绿色环保电源，由于可作为小功率长寿命的体内植入电源，已成为人们研究的热点课题之一。目前对生物燃料电池的研究主要集中在间接型生物燃料电池，已取得一定进展。但是间接型生物燃料电池具有电子传递链长、效率低等弱点，而直接型生物燃料电池有望克服以上缺点，成为更具研究潜力的新一代生物燃料电池。本文从探索简单、有效的酶固定方法入手，制备炭载辣根过氧化物酶（HRP）、漆酶（Lac）、酪氨酸酶（Tyr）作直接型生物燃料电池的阴极催化剂和炭载葡萄糖氧化酶（GoD）作阳极催化剂。用多种谱学方法表征了炭载酶催化剂的结构特征和用电化学方法研究了炭载酶的直接电化学及电催化性能。得到的主要结果和结论如下：1．以比活性高、稳定、结构清楚、有纯的商品化试剂且价廉的HRP为模型分子来探索用平衡吸附法将HRP固定到活性炭表面，用Nofion膜加固并修饰到玻碳（GC）电极上，以期制备得到炭载HRP修饰的Gc电极（HRP-C／GC）。实验结果表明，炭载HRP能进行准可逆的直接电化学反应，式电位（0）在50-700mv／s的范围内几乎不随扫速变化，平均值为C0．362±0．001）v，表观速率常数（ks）为（3．4±0．69）s-1HRP-C/GC电极对HZoZ还原有很好和稳定的电催化活性，表明固定在活性炭上的HRP能保持其生物活性，而且能稳定数月时间。因此，固定在活性炭上的HRP有可能用作直接型生物燃料电池的阴极催化剂。由上述结果可见，用平衡吸附法把HRP固载到活性炭上，并用Nofion膜加固的酶电极的制备方法具有简单且有效的特点，有可能作为直接型生物燃料电池酶催化剂的制备方法。2．用平衡吸附法将Lac和Tyr分别固定到活性炭上，发现炭载Lac和Tyr都能进行准可逆的直接电化学反应，其0，在10-150mv／s的范围内几乎不随扫速而变化，分别为-0．166和-0．139v。另外，还发现炭载Lac和Tyr对02的还原有明显的电催化作用，表明炭载Lac和Tyr仍能保持它们的生物活性，因而能作直接型生物燃料电池的阴极催化剂。3．用平衡吸附法将葡萄糖氧化酶（GOD）固定到活性炭表面，发现炭载GOD能进行准可逆的直接电化学反应，其0，在10-200mv／s的范围内几乎不随扫速而变化，平均值为C0．467±0．002）v；ks值为（1．18±0．59）5-1；且其直接电化学反应是2e＋ZH＋的过程。另外，还发现炭载GOD对p-D（＋）葡萄糖的氧化有明显的电催化作用，表明炭载GOD没有发生变性，仍保持其生物活性，所以能用作直接型生物燃料电池的阳极催化剂。

寡聚核苷酸与中药化学成分的相互作用研究

药物分子与生物分子的相互作用是分子水平上研究药物构效关系及药物筛选的基础。测定形成的非共价复合物及其稳定性是研究药物与靶分子相互作用的关键。单链和双链DAN与小分子的相互作用提供了包括抗癌、抗病毒及抗菌在内的大量治疗药物的作用机理。本论文选择合成了与SARS病毒和肿瘤相关的寡聚核昔酸靶分子，利用质谱高灵敏、专一性、快速、化学计量的特点，研究靶分子与临床上确有疗效的抗病毒、抗肿瘤中药中几大类化学成分的相互作用，探讨它们相互作用的规律，通过相互作用强度的比较，考察这些中药化学成分在抗病毒、抗肿瘤方面的可能活性。在单链寡聚核营酸靶分子（RNA，DNA）与皂昔类化合物的相互作用的研究中，首先建立了区分皂普类异构体的高分辨电喷雾质谱及多级串联质谱的分析方法，通过皂普准分子离子在CID谱中产生的碎片离子，可以提供皂昔昔元、糖基类型、糖链的连接位点，为类似化合物的异构体的区分提供了一个简捷、灵敏、准确的分析方法。考察了实验条件对单链寡聚核营酸靶分子（RNA，DNA）与中药化学成分相互作用的影响；在皂营、黄酮类化合物与单链寡聚核昔酸靶分子的作用研究中，发现非共价作用强度的大小与普元、糖链的结构有关，包括昔元的类型、轻基的数目、糖链的长短，以及糖链上甲基取代的位置。单链寡聚核普酸靶分子与生物碱的相互作用研究表明，相互作用亲和力的大小与生物碱的碱性强弱有关，季胺型生物碱的作用最强，如巴马汀、药根碱、小巢碱与靶分子均生成了较强的非共价复合物。与昔类、内酩、酚类等成分的相互作用同样与其结构密切相关。双链DNA与生物碱类化合物的相互作用研究发现，它们与生物碱的作用强度与双链DNA的AF碱基对富有或GC-碱基对富有有关，且复合物离子的CID断裂途径不同。生物碱化合物的结构不同，其作用强度存在较大差异。述研究结果建立了核昔酸与中药化学成分相互作用研究的软电离质谱方法，利用该方法的研究结果，可以为中药活性成分的初步筛选提供一条可以借鉴的途径。

四氟乙烯等离子体聚合反应的基础研究

[I] 等离子体聚四氟乙烯的ESCA表征 本研究采用外部电容耦合式聚合装置，频率为13.56MHz，合成了等离子体聚四氟乙烯（PPTFE）。应用ESCA表征了辉光压和非辉光压产物的结构，同时应用CNDO进到了理论计算。结果表明，在辉光压上非辉光压中制得的PPTFE结构差别很大。非辉光内淀积物结构亦现差异。辉光压内的PPTFE是高度支化交联的，在本实验的典型反应条件下，PPTFE的F/C比为1.42，Gs区五个峰确定归属后，各主要对应基团的相对组成约为：CF_3－21%、CF_2－32%、CF－22%、－C from | to | of — 20%，其余为少量的CFH、CH_2（II）、CH_2（I）。在非辉光压内可得到近於线线型的PPTFE，其F/C为2.08，端基CF_3约占15%，CF_2占78%，代表支化交联的基团CF、－C from | to | of －皆为零，另外应用X射线衍射法证实，在非辉光压中形成的PPTFE具有类似于聚四氟乙烯的（PTFE）结晶，这一实验结果至今未见文献报导。深入分析这一结果，并运用ESR、MS、~(19)F－NMR等表征手段，进一步提出四氟乙烯等离子体聚合反应机理。这方面在[II]中论述。本工作提出五类十三种模型化合物，并运用Siegbahn的电荷电位模型同时结合使用CNDO/2电子计算机程序；还运用Pauling价键模型，分别应用这两种理论方法，计算了PPTFE中ClS结合能位移（ΔEi），所得结果相近，从而为ClS区五个峰的归属提供理论依据。五个峰归属为：(1) 284.7(ev) － CH_2(I)，(2) 287.0(ev) － －C from | to | of －、CH_2(II)，(3) 289.0(ev) －CF、CFH，(4) 291.5(ev) － CF_2，(5) 293.6(ev) － CF_3。通过对模型化合物中ClS的ΔEi计算结果，推导出F作为α、β、γ位碳上的取代基对α位碳上IS电子结合能位移影响所产生的效应值，并初步总结出表达这种效应的经验式：ΔEi ＝ aα ＋ bβ ＋ cγ式中α、β、γ分别为2.23 ± 0.08(ev)、0.27 ± 0.02(ev)、0.20 ± 0.02(ev)，a、b、c为取代基F的个数。实验结果还证明，淀积位置、功率、压力、等离子气体如Ar、He、N_2等反应条件对PPTFE膜结构有影响，并应用能量梯度解释这种影响；另外发现，同功率、同压力但不同淀积位置上以及同淀积位置但不同功率或不同压力时的PPTFE膜结构所受能量梯度的影响。本工作根据等离子体聚四氟工烯结构的表征结果，并结合ESR、MS等有关分析数据，提出了PPTFE的结构模型。[II] 等郭子体聚四氟乙烯的反应机理 鉴于等离子体聚合反应的复杂性，目前对等离子体聚合反应机理争论较大，其焦点是：反应的活性中心是离子还是自由基；反应地点是在气相还是在反应体系的固体表面。本工作通过对等离子体聚四氟乙烯气相产物的研究证实：等离子体聚合反就是通过自由基历程，引发和初级链增长主要在气相，脱F和支化交联反应在表面上进行。聚合反应装置同[I]中所述，聚合条件是功率60瓦，压力1 * 10~(-1)乇。通过液氟冷阱收集气相生成物，然后制备成有机溶液和本体溶液。气相生成物的ESR分析结果表明，PPTFE膜中存在自由基浓度约在10~(18)自旋数／克，峰形为一条反对称吸收线，宽为175G，g值是2.005。气相生成物的丙酮、苯、环已烷、已烷等有机溶液的ESR谱相同，皆为20条精细结构分裂谱线。另外，通过一系列实验，检测了桔黄色本体溶液的ESR谱，终于得到具有160条超精细结构的分裂谱线，自由基浓度高达10~(20)自旋数／克。初步认为是几种自由基的混合物，固谱图十分复杂，目前解谱尚有困难，需进一步研究。等高子体气相生成物中有大量自由基并且得到其精细和超精细分裂谱线，这一实验结果至今未见文献报导。这个结果进一步证实了聚合反应的活性中心主要是自由基。考察了PPTFE膜的自由基在90 ℃时随时间变化的ESR谱，发现一开始衰减很快；研究了PPTFE膜的自由基在不同气氛下常温衰减情况，结果指出：辉光压和非辉光压的PPTFE膜中自由基在空气中衰减快，辉光压的PPTFE膜中自由基在真空中及单体气氛中衰减缓慢。气相生成物的有机溶液在90 ℃时随时间变化的ESR谱表明，各峰衰减速率不同，证实并非一种自由基，溶液的自由基能与吡啶反应生成棕红色物质，可能是吡啶盐。本实验用GC－MS联用对气相冷凝物本体溶液进行了分析，比文献上只用MS与聚合反应体系联用分析气相混合物的方法，对分析反应机理提供更为有说服力的实验结果。结果表明，四氟乙烯等离子体聚合的气相生成物是直链的全氟烷烃（分子中碳原子数为C_3－C_8），还有含碳原子数为C_4、C_5、C_6、C_8全氟环烷烃，也可能是括分子链两端是自由基的直链全氟烷烃，还有二氟卡宾。从TFE等离子体聚合的气相中产生齐聚物及其结构特征，可以推断气相中发生了链引发反应和初级增长反应，引发反应的历程首先是TFE单体分子中π键断裂，其次是C~σ-C的σ键均裂，然后通过自由基的复合或诱导反应进行链的初级增长反应。还进行了气相生成物有机溶液的~(19)F－NMR分析，其结果初步看来与GC－MS的结果相一致。还探索了不同条件下在非辉光压内得到的PPTFE膜，进一步表明，在顺着气流方向的淀积位置上的膜结构是接近线型的。这个结果与用质谱、核磁的表征结果相符：从不用方面证实了上述反应历程。此外，通过对PPTFE及PTFE在Ar等离子体系中的刻蚀实验，表明了聚合膜上发生六量脱F反应。由这个结果并结合PPTFE膜及气相产物的结构表征，可以推测到PPTFE膜的支化，交联是通过表面反应进行的。综合四氟乙烯等离子体聚合反应机理的讨论，本论文建议了TFE的等离子体聚合反应历程模型。

四苯基金属卟啉化学修饰电极的研究

氧的催化还原在各类燃料电池的研究中具有重要意义，是涉及到能源意义的重要研究课题。某些金属的卟啉化学修饰电极对氧的还原反应具有很高的电催化活性，虽然已有大量工作发表，但迄今研制的这类电极的稳定性却很差，给基础研究和实际应用带来了很大困难。本文主要研究了四苯基锰、铁、钴、镍卟啉和四苯基卟啉化学修饰玻碳电极。用吸附法成功地制备出了性能稳定的四苯基铁和钴卟啉化学修饰玻碳电极，详细研究了各种因素对电极制备的影响；并用循环伏安法和旋转园盘电极研究了上述电极上氧的催化还原反应及过程。测定了在不同pH溶液中在四苯基铁卟啉化学修饰玻碳电极（F_tTPP／GC）上氧的催化演原反应速率常数。研究了溶液PH变化对F_tTPP／GC电极催化氧还原反应机理的影响，提出了在不同PH范围在F_tTPP／GC电极上氧还原反应的可能历程。 经吸附法制备的F_tTPP／GC电极，在空气饱和的0.05MH_2SO_4溶液中经受CV扫60次（100mv／s），峰电流降低约30％。本文还用直接在电极表面金属化法，成功地制备出了稳定性较高的铁原卟啉二甲酯化学修饰玻碳电极（F_tTPP／GC），在空气饱和的0.05MH_2SO_4溶液中经受CV扫描150次（100mv／s），催化峰电流降低约一半。并用压模法成功地制备出了具有高催化活性的能多次反复使用的新型四苯基铁卟啉化学修饰石墨电极（F_tTPP／GC）。上述金属卟啉化学修饰电极对氧的还原反应均属于平行催化二电子还原为H_2O_2的不可逆过程。

在辉光放电中八氟环丁烷聚合的研究

I 理论部分：对未知结构聚合物的ESCA谱进行表征，一是利用已知结构小分子化合物的ESCA谱中结合能值进行标定，二是运用电荷电位模型经量子化学计算对谱峰进行归属。由于所处化学环境不同，用小分子化合物的ESCA谱峰位对象合物标定不够准确，量子化学计算又太复杂。本工作提出了电负性经验公式，可计算ESCA谱中C_(1S)结合能位移值，与实测值作对照即可判断聚合物结构，方法简便，准确可靠。电负性经验公式表达如下：聚合物分子链上某碳原子1S电子结合能位移ΔEc可看作该碳原子与相邻基团间电负性差值和的函数，即ΔEc = K_c ∑ from i=1 to 4 1/(n_i) (X_i - 2.5) + b。聚合物分子链上各碳原子的实际电负性为X_c = (∑ form j=1 to 4 1/(n_j) X_j/∑ form j=1 to 4 1/(n_j) + 2.5)/2运用电负性经验公式计算了九个模型化合物中C_(1S)的ΔEc，推导出F作为α、β、γ位碳上的取代基的对α位碳上1s电子结合能位移影响产生的效应值，即，对于ΔEc = aα + bβ + cγ，有α = 3.018 (±0.007)，β = 0.2513 (±0.0007) γ = 0.0176 (±0.003)。此结果与ESCA谱实测值相符。本工作设计了十六种化合物模型，模型中具有含氟等离子体聚合物中可能存在的大部分基团，通过电负性经验公式计算求得化学环境不同的C_(1S)结合能位移值，把ESCA谱的实测值和计算值进行对照，可对象合物的求知结构作出大致判断。II 在辉光放电中八氟环丁烷的聚合与刻蚀反应：在碳氧化合物的辉光放电中同时存在聚合与刻蚀两种相反的过程，聚合与刻蚀竞争的结果对聚合速率，产物结构都有很大影响。本工作通过测定聚合速率、IR谱、ESCA谱研究了反应条件对八氟环丁烷等离子体聚合与刻蚀的影响，得到了一致的和半定量的结果。实验证实，随着功率的增大或压力的减小，刻蚀有增强的趋势，不同的等离子气体对聚合与刻蚀的竞争过程有不同的影响，刻蚀强弱的顺序为Ar>N_2>H_2>He，增加等离子气体对单体的比率，引起刻蚀增加。聚合速率不随功率的改变而变化的状态是由聚合与刻蚀间的平衡引起的。随着功率增大或压力减少，聚合产物支化程度增加，线性程度减小，F/C比相应减小。同样随等离子气体种类不同，聚合物支化程度大小的顺序是Ar>N_2>H_2>He，F/C比相应变化。总之，聚合产物支化程度的变化和聚合与刻蚀的竞争结果相一致。对等离子体聚合与刻蚀竞争过程的定量描述未见文献报导。III 八氟环丁烷等离子体聚合物的结构和表征：用IR和ESR谱测得OFCB等离子体聚合物中存在五种元素：C、F、O、N、Si，并对可能存在于结构中的基因作了分析。通过NaHSO_3的亲核双键加成反应，用IR和ESR谱证实了等离子体聚合物中存在的双键及其类型。类似工作未见文献报导。用CuSO_4·5H_2作标样，测出PPOFCB中的自由基浓度为10~(19)自旋数/克。在80、100、120、140 ℃考察PPOFCB中俘获自由基的衰减过程，证实此过程涉及两类不同的反应，一是自由基的复合反应，二是自由基的氧气的终止反应。对上述两类反应进行动力学处理，求出了自由基复合反应在不同温度时的速度常数，并得到反应治化能为374焦耳/摩尔或8.869千卡/摩尔。氧和自由基的终止反应中，氧气的扩散过程是决定反应速度的步骤，反应速度常数就是扩散速度常数，K = 5.3 * 10~(-23)自旋数~(-1)、克分~(-1)。根据VPO测出的PPOFCB的分子量和自由基浓度，算出每4.5个分子中有一个自由基。类似工作未见文献报导。PPOFCB的分子量随反应条件不同而变化，用VPO测出，在80W和40W功率，在Ar存在下制备的OFCB等离子体聚合物的分子量分别为2736和2003。用~(19)F-NMR谱对PPOFCB中的基团进行定量计算，得出在一个90W，He气中制备的聚合物分子中，CF_3-CF_2为6.1，CF_2为13.5，CF_3-CF为7.9，CF为17.5，CF_3-C为6.1，C为13.5。在用上述方法进行结构表征的基础上，提出了OFCB等离子体聚合物的结构模型。IV 八氟环丁烷等离子体聚合的反应历程：以Ar、N_2、H_2、He为等离子气体，分别对OFCB等离子体聚合的气体冷凝物进行GC-Mg、~(19)F-NMR和ESR测试，观察到在气相中，OFCB经历了等离子态反应。单体被打断的程度，和高能电子浓度有关。体系中电子浓度依赖于气体的第一电离势和气相内的化学反应类型。初级粒子二氟卡宾：CF_2和中间体六氟丙烯是气相中的主要产物。~(19)F-NMR证实气相中存在支化产物，表明聚合物在气相中发生了重排。ESR谱测得，在气相产物中存在高浓度的由二种以上组分混合而成的自由基，自由基间的复合反应是生成聚合物的主要增长过程，气相产物的分子量随放电功率的升高而增大。根据聚合物中存在的高含量CF_3基团，分析了CF_3基团对聚合过程的影响。CF_3基团产生了屏蔽效应，它既保护了聚合物不致被降解，也限制了生成高分子量产物。实验证实，CF_3基团的生长来自F的重排，同时未自支化气相产物的非均相增长。OFCB等离子体聚合物中俘获自由基主要是由高能电子轰击聚合物表面产生的，同时来自被固相吸附的带有自由基的气相产物。在碳氟化合物的等离子体聚合中，吸附是和聚合同样重要的过程，气相产物被吸附后，可继续再引发、增长、刻蚀等反应过程、直到成为固相内层分子为止。ESR谱证实，高能粒子的轰击在辉光放电中起主导作用，紫外辐射对含氟聚合物引发和脱氟作用微弱。在气相和表面反应历程讨论的基础上，提出了OFCB等离子体聚合的反应历程模型，解释了碳氢和碳氟两个等离子体象合体系遵循不同反应历程的原因。本部分工作的实验和反应历程解释基本未见文献报导。

AB，ABA型乙丙嵌段共聚物的合成、结构及作为乙丙橡胶改性聚丙烯增容剂的研究

本文试图用Solvay型的Ziegler-Natta催化剂合成PP－EPR，PP－EPR－PP嵌段共聚物，作为乙丙橡胶（EPT）和聚丙烯（PP）的增容剂，来提高聚丙烯的抗冲击强度，并从力学性能、动态力学谱和形态等方面研究增容剂的增容效果。Ziegler-Natta催化剂能否合成乙丙嵌段共聚物是一个有争议的问题。为此，我们利用改进型的Solvay δ-TiCl_3-Et_2AlCl在已烷中加压淤浆聚合丙烯，发现在120分钟之前，聚丙烯的分子量随时间迅速增加，超过120分钟则变缓慢，并趋向于平衡。这说明催化剂活性中心上的活性链最小有120分钟的时间，若在该时间内用聚合过程中换反应单体的办法，有可能合成嵌段共聚物。乙丙嵌段共聚物形成的直接证明是利用(PP－PE)_(50)。通过气相色谱检测发现，抽真空3分钟可以保证换反应气体的纯度，因而用气相聚合可以得到各段纯净的(PP－PE)_(50)多嵌段共聚物，该嵌段的~(13)c-NMR研究表明，在35.68ppm处存在以化学键相连的长乙烯和长丙烯链的特征共振峰。PGC的研究发现，其在热裂解中产生的G碎片比PP／P混物的多，GC－MS的研究表明G碎片由含7个碳的烃组成的混合物，组分之一具有嵌段共聚物的裂解特征。对PP－EPR系列产物和PP－EPR－PP（5－60－20）用扭摆法进和动态力学分析表明，这些嵌段共聚物只在－30℃左右有一个玻璃化转变。而相应的共混物则分别在－50℃和5℃出现两个玻璃化转变，且各T_g不随组成比和共混方法而变化。这是由于嵌段共聚物中各段间化学键的作用，使各段的T_g内移，从而使较靠近的两个T_g合二为一，在动态力学谱上只表现出一个T_g。粘弹谱仪测定的结果基本上同扭摆法的结果。尽管我们尚未准确地测定出乙丙嵌段共聚物中EPR段的分子量，但我们弄清了PP段的立体构型、等规度、分子量、结晶度和EPR段的乙丙比、无规乙丙共聚物的含量、含有长序列乙烯的结晶度等结构因素。用不同段长的PP－EPR作PP／EPT共混物的增容剂，发现降低PP－EPR中PP段的分子量，三元共混物的力学性能明显升高，而增加EPR段的分子量即聚合时间，其无缺口冲击强度先增加而后又降低，说明有一个EPR段最佳长度范围。根据该现象我们提出模型并进行了解释。结晶度的规律与冲击强度的规律相同，对冲击强度提高较大的增容剂，共混物中PP的结晶度降低，但抗张性能却升高，说明增容剂在两相界面起到主价的连接作用。扭摆法和粘弹谱仪测定的动态力学谱表明，增容剂的加入减小了聚丙烯结晶无序化转变，使PP的T_g突出出来。形态的研究说明，PP－EPR还起了“乳化剂”的作用，使EPT在PP连续相中均匀分散，且其微区大小适中。在PP／EPT（85／15）中加入4％的PP－EPR（5－30）嵌段共聚物，室温（20℃）的“冲击屈服强度”与PP／EPT的相同，－20℃的冲击强度为112kg·cm/cm~2，是PP／EPT的1.5倍，－40℃为72kg·cm/cm~2，是PP／EPT的1.9倍，在应力－应变实验中，三元共混物PP／EPT／PP－EPR（5－30）的σ_b*ε_b为2.97*10~5。比相应的PP／EPT（2.27*10~5）有所提高。说明PP－EPR（5－30）对PP／EPT有良好的增容效果，比文献中使用的PP－EPR（15－55）效果好。用PP－EPR－PP三嵌段共聚物作PP／EPT的增容剂，实验证明比PP－EPR二嵌段共聚物有更好的增容效果。例如，在PP／EPT（85／15）中加入4％的PP－EPR－PP（5－60－20），试样不但在20℃，而且在－20℃均未被冲断；在－20℃的“冲击屈服强度”是PP／EPT冲击强度的1.4倍，PP的9.0倍，－40℃的冲击强度是PP／EPT的2.2倍，PP的8.4倍；且其σ_b*ε_b（2.62*10~5）比PP／EPT（2.60*10~5）的有一定的提高，比PP的（2.45*10~5）也高。对PP／EPT／PP－EPR－PP（5－60－20）三元共混物的试样在－40℃冲断面的形态进行研究表明，加入增容剂的共混物断面凹凸不平，是韧性断裂的特征，且在断裂过程中EPT微区被牵拉出的EPT较多，说明PP和EPT的相界面的作用力较大，增容剂起到了主价键的连接作用。动态力学谱表明，增容剂的加入降低了PP结晶无序化转变。而液氮冷冻的脆断面的形态说明，PP－EPR－PP起到了“乳化剂”的作用，使EPT在PP连续相中大小均匀地分散开。