层层组装制备低介电常数超薄膜

低介电常数材料可作为微电子器件的层间或是导线间的绝缘材料，以提高微电子芯片的信号传输速率。在聚合物材料中引入氟元素或引入空洞可以有效降低聚合物材料介电常数。本文利用层层组装的方法在聚合物中引入空洞以降低聚合物材料的介电常数。这样，不仅能够获得低介电常数材料，而且可以得到超薄膜，对于降低电子元件的尺寸、提高芯片的信号传输速率具有实际的应用价值。 对具有笼状结构的八苯代聚倍半硅氧烷（OPS）采取先用发烟硝酸硝化为带有硝基的产物ONPS，然后再以水合肼作为还原剂将硝基还原为胺基的两步反应方法，制得了带有胺基的聚倍半硅氧烷（OAPS）。用NMR、FTIR方法对合成过程从原料、中间产物、及目标产物进行跟踪分析证明反应结束后，OAPS仍然具有完整的笼状结构，并且胺基化很完全。另外，利用发烟硫酸作为磺化试剂，采用一步合成的方法制得了磺化OPS（SOPS）。经NMR、FTIR表征，确认了SOPS的结构，磺酸基是在苯环上Si的间位发生了取代。经XPS分析得知，OPS上约有91％的苯环参与了磺化反应。在合适的条件下SOPS与OAPS都可以溶于水，分别带有负电荷与正电荷。 然后，利用合成的SOPS与聚丙烯胺(PAH)进行组装。当PAH溶液的pH值小于7.5时，SOPS在PAH溶液中产生脱落现象。通过调节PAH溶液的pH值，可以控制SOPS在PAH溶液中的脱落现象。当PAH溶液的pH值为9.0时，SOPS在PAH溶液中不再脱落。紫外数据表明，尽管组装过程中SOPS在PAH溶液中会有部分脱落，但这并不影响SOPS/PAH复合多层膜的组装。当溶液的pH为3.0时，OAPS溶于水中并带有正电荷。带有负电荷的聚对苯乙烯磺酸钠（PSS）、聚丙烯酸（PAcA）分别与带有正电荷的OAPS实现层层组装。经过QCM、Contact Angle、XPS、UV等方法表征，证明OAPS/PSS与OAPS/PAcA复合多层膜组装过程中生长均匀，并且多层膜厚度可控。用椭圆偏振的方法测得OAPS/PAcA多层膜的折光指数，运用Maxwell方程将其转化为介电常数为2.01，较纯聚丙烯酸的介电常数（2.56）有明显的降低。加热处理OAPS/PAcA多层膜，红外（FTIR）光谱数据显示OAPS与PAcA间发生了交联反应，形成新的酰胺键。紫外可见（UV-Vis）光谱数据也表明，加热后的OAPS/PAcA多层膜在强酸性溶液中的稳定性较加热前的样品有极大的提高。 合成了聚酰胺酸，并将其制成可溶于水的聚酰胺酸三乙胺盐（PAAs）。调节PAAs溶液的pH值为7.5，使之带有负电荷，可以与带有正电荷的OctaAmmonium（OA-POSS）纳米粒子进行组装。QCM数据显示，当OA-POSS的pH为4.5时，PAAs与OA-POSS的组装量相当，组装量比较大。UV-Vis、XPS数据表明，OA-POSS与PAAs可以实现层层组装，并且组装均匀，可控。加热交联后，PAAs能够很容易地转化为聚酰亚胺（PI）。 调节溶液的pH值，使豇豆花叶病毒（CPMV）表面带有负电。以聚阳离子的聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐（PDDA）和聚丙烯胺（PAH）作为插层材料可以实现PAAs与CPMV的层层组装，制得复合多层膜[PDDA/CPMV+(PDDA/PAAs)m]n和[PAH/CPMV+(PAH/PAAs)m]n。QCM、UV-Vis数据表明，多层组装膜的厚度可以通过改变[PAH/CPMV+(PAH/PAAs)m]或[PDDA/CPMV+(PDDA/PAAs)m]的组装循环层数进行调节。而且，薄膜中CPMV与PAAs的比例也可以通过改变（PAH/PAAs）或（PDDA/PAAs）的循环个数进行调节。得到组装多层膜后，将其进行加热处理。FTIR数据显示，以PAH、PDDA作为插层所制备得到的CPMV/PAAs复合多层膜经过加热处理后，PAAs向PI的转化非常完全。用椭圆偏振的方法测试加热交联前后的多层膜样品[PAH/CPMV+(PAH/PAAs)m]n的厚度及折光指数，可以得知，加热处理后，薄膜的厚度稍有降低。将折光指数用Maxwell方程转化为介电常数为2.32，这一数值比纯聚酰亚胺的介电常数值（3.40）降低很多，归因于聚酰亚胺中引入带有空洞结构的CPMV，使聚酰亚胺的密度降低，从而降低材料的介电常数。

超声化学法合成稀土纳米材料

稀土纳米材料因其独特的光、电、磁和催化等性能，在纳米器件和功能材料等诸多领域具有重要的应用价值。大量研究表明，纳米材料的物理和化学性质与其尺寸、成分、形貌和晶型密切相关。稀土纳米材料的合成方法有许多，然而，要真正实现这类材料的简单可控合成仍然是个艰难的课题。超声化学法由于具有操作简单、合成周期短、反应温度低、成本低廉并且产物均匀、粒径分布窄和纯度高等突出优点，已经在无机纳米材料制备领域中显示出独特的魅力。因此，本论文的工作是运用超声化学法合成有广泛应用前景的稀土纳米材料，对产物的形貌和粒径进行有效的调控，研究和分析其形成机理，并进一步考察其形貌、结构与性能之间的相互关系。 在本论文中，我们研究的体系集中在稀土磷酸盐、稀土氟化物和稀土钒酸盐三类纳米材料。 采用超声化学法得到的CePO4:Tb和CePO4:Tb/LaPO4(核/壳)纳米棒结晶完好，具有CePO4体材料的六方相结构。CePO4:Tb纳米棒直径为10-30 nm，长度为200 nm，CePO4:Tb/LaPO4(核/壳)纳米棒的LaPO4壳的厚度为2-10 nm。CePO4:Tb和CePO4:Tb/LaPO4(核/壳)纳米棒均具有Ce3+ (5d - 4f)和Tb3+ 5D4-7FJ(J = 6-3)的特征发射。与CePO4:Tb纳米棒核相比，CePO4:Tb/LaPO4(核/壳)纳米棒的光谱强度及荧光寿命均有较大的提高，这是由于形成核/壳结构后发光中心镧系金属离子与表面淬灭中心的距离增大，减少了能量传递过程中非辐射复合的路径，使能量淬灭受到抑制。 采用简单、快速、无模板辅助的超声化学法合成了稀土氟化物，并对产物的形貌和粒径进行了有效的调控。通过应用不同氟源(KBF4、NaF和NH4F)选择性合成了具有不同形貌的CeF3纳米材料，如片状、棒状和颗粒状。对具有不同形貌的CeF3样品进行了UV-Vis吸收光谱和荧光光谱测试和比较。研究结果表明不同形貌的样品，它们的光学性质存在很大差异，这说明纳米材料的光学性质与其形貌、粒径、晶体结构等因素有密切的关系。得到的EuF3单晶纳米材料具有三维花状形貌。这些纳米花的外形为球状，平均直径为0.9 μm-1.0 μm，每个花瓣的厚度约为0.14 μm。在其他实验条件不变的情况下，采用搅拌法而不经过超声辐射的对比实验只能得到二维纳米片，这表明超声辐射对花状EuF3的形成起到了至关重要的作用。基于不同反应时间的实验结果，我们提出了这种三维花状EuF3纳米材料可能的形成机理。 采用超声化学法选择性地合成了介孔及棒状CeVO4和纺锤状的YVO4:Eu3+ 纳米材料。CeVO4纳米棒的平均直径为5 nm，长度为150 nm。介孔CeVO4材料的比表面积较高(122 m2•g-1)，孔径分布窄，其催化性能有望得到提高。纺锤状的YVO4:Eu3+ 纳米粒子具有四方相锆石结构，其直径为90-150 nm，长度为250-300 nm。超声辐射对样品的形貌起着关键作用，在其他反应条件不变，未采用超声辐射的情况下只能得到团聚严重的纳米颗粒。荧光测试表明，纺锤状YVO4:Eu样品表现为Eu3+ 5D0-7FJ(J = 1- 4)的特征跃迁，以5D0-7F2电偶极跃迁(614nm)为最强峰，属于红光发射。

导电高分子在防腐领域的应用及其相关机理研究

本论文研究了聚苯胺与常用涂料的共混行为，针对本征态和掺杂态聚苯胺各自的特点，开发出本征态聚苯胺/环氧树脂和掺杂态聚苯胺/聚氨酯两种共混防腐体系：利用线性极化和Tafel曲线等电化学方法对两个体系的防腐性能进行了监测：采用EIS和XPS等技术对聚苯胺防腐机理进行了探讨。以有机胺为桥梁率先开发出无溶剂本征态聚苯胺/环氧树脂共混防腐体系，用SEM研究发现该体系中聚苯胺分散的非常好，达到纳米级分散，并且同环氧树脂形成相互交叉的网状结构。有机胺对聚苯胺既有一定的溶解作用又有一定的降解作用。用IR和UV-Vis研究发现聚苯胺在有机胺中的降解产物基本上保持了聚苯胺的性质，但是其分子量变小了，部分可以溶于乙醇中，而且该苯胺低聚物对于酸碱的敏感程度大大降低，只有浓酸才能将其掺杂。有机酸掺杂的聚苯胺可以很好地分散在聚氨酯中形成掺杂态聚苯胺/聚氨酯共混防腐体系。用SEM观察发现掺杂态聚苯胺在聚氨酯中形成了很好的网状结构。同时对于影响掺杂态聚苯胺在聚氨酯中分散的各种因素(掺杂比例、温度，溶剂量等)进行了分析。指出聚氨酯乙组份中的多元醇对已经分散在聚氨酯中的掺杂态聚苯胺有稳定作用。利用线性极化和Tafel曲线对本征态聚苯胺/环氧树脂和掺杂态聚苯胺/聚氨酯共混体系的防腐性能进行了监测，发现聚苯胺的加入使得常用涂料的自然腐蚀电位E_(corr)正向移动；相应的自然腐蚀电流i_(corr)明显降低；共混膜的极化电阻R_p比空白样品的极化电阻显著增大。利用EIS技术对本征态聚苯胺/环氧树脂和掺杂态聚苯胺/聚氨酯共混体系进行了阻抗分析，并结合XPS结果提出聚苯胺防腐涂料具有良好防腐效果的关键是聚苯胺和铁相互作用，在两者界面处形成了一层致密的氧化膜。该层氧化膜的存在可以大大提高防腐涂层的孔阻R_(pore)和最大值阻抗Z_(max)，从而使得聚苯胺防腐涂层具有很好的阻挡腐蚀介质渗透的作用。同时利用断点频率f_b分析了个涂层附着力的变化趋势以及剥离面积A_d的大小。在文献总结和实验积累的基础上分别提出了本征态聚苯胺/环氧树脂和掺杂态聚苯胺/聚氨酯共混体系的等效电路，并利用非线性最小二乘法(NLCN)对所得Nyquist和Bode谱进行了模拟，给出了比较好的拟合曲线。从各等效元件的拟合值可以直接比较各膜的R_(pore)的大小，并且可以看出界面氧化膜电阻R_(ol)对于聚苯胺膜阻抗值的贡献。

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。

低分子量聚苯胺及苯胺低聚体的合成与表征

对导电聚苯胺研究的深入，它的一些潜在的应用正在逐步实现。这些应用使对聚苯胺需求正在逐年增加，要求聚苯胺的合成工艺进一步得到改善和提高。本论文以此为目的找到了适合工业化生产的合成路线，并对由该方法合成的聚苯胺和常规合成的聚苯胺进行对比研究。在此基础上开展了苯胺低聚体的合成与表征工作。1．采用H_2O_2-Fe~(2+)催化氧化体系合成了聚苯胺。经过优化的反应条件：◇ 以Fe~(2+)或Fe~(3+)为催化剂，其用量为单体的1/500(摩尔比)：◇ 初始反应在冰浴中(温度为0℃)进行，随着反应的进行温度逐渐升至室温；共计反应24小时；◇ 体系中酸浓度控制在1 mol/L左右；单体浓度介于0.5-1.0mol/L；◇ 氧化剂摩尔用量为单体的1-1.5倍。在这一反应条件下制得的聚苯胺，产率可达到70%，电导率在10°S/cm(HCl掺杂，粉末压片测电导)。该材料具有低分子量(2000-10000)、高溶解性(NMP，DMF，DMSO)，低凝胶化等特点，对比研究了由该方法合成聚苯胺和利用(NH_4)_2S_O_8合成聚苯胺的光谱特征，结晶性和热稳定性。2．用开路电位和现场紫外的方法跟踪H_2O_2-Fe~(2+)体系苯胺的聚合过程，发现H_2O_2-Fe~(2+)体系与(NH_4)_2S_2O_8体系相比，苯胺的聚合过程存在一定的不同之处。如在该体系中不存在诱导期；氧化剂分解速度慢，聚合时间较长；氧化电位低，在反应过程中聚合物链趋向于中间氧化态：但是活性链的末端需处于高氧化态才能完成链增长过程。整个反应过程中放热不明显。根据实验结果给出H_2O_2-Fe~(2+)体系苯胺的聚合机理。3．利用化学氧化缩合和电化学方法合成了苯/胺封端的四聚体，对两种方法合成的苯胺四聚体进行光谱表征，证明了苯胺四聚体的结构。通过研究苯胺四聚体的~1H NMR，证明在中间氧化态的苯胺四聚体中存在三种位置异构体，异构体相对含量随溶剂的不同而不同。进一步研究~(13)C NMR，证明中间氧化态的苯胺四聚体结构中含有顺反异构体。这些异构体的存在使得四聚体的~(13)CNMR变得十分复杂，本论文尝试对中间氧化态的苯胺四聚体的~(13)C NMR进行季碳峰的归属。4．合成了还原态和氧化态苯封端二聚体、三聚体和四聚体。通过FTIR、UV-Vis和NMR表征了还原态和氧化态的苯封端低聚体，并对谱峰进行归属。氧化态低聚体分子在溶液中的构象影响紫外光谱可见区的吸收带。5．对掺杂态低聚体进行了UV-Vis和NMR谱的研究，UV-Vis光谱表明苯胺低聚体和聚苯胺掺杂过程具有相似的电荷转移方式和结构变化。而四聚体更具有代表性。NMR结果表明苯胺低聚体掺杂后主链上的电荷重新分布，环上的H原子上的电子被C原子吸引，电荷密度降低，在~1H NMR中谱峰向低场移动。C原子的谱峰也相应发生变化，醌环上电荷密度增加，全部C原子的峰向高场移动，与醌环相邻苯环受其影响季碳峰移向高场，非季碳峰移向低场。更远处的苯环也受到影响，但影响不大。这些变化表明苯胺低聚体的掺杂符合“BQ四环变体模型”。由此对“BQ四环变体模型”提供了新的证据。

核酸与电极表面和小分子相互作用的研究

首次用现场红外光谱电化学方法研究了自然状态和热变性的CT DNA在玻碳电极（GCE）表面的电化学过程。发现在-0.2 V-1.3 V的电位范围内，自然状态的CT DNA可有为附在GCE表面，且吸附状态随电极度电位改变。在pH4-9的范围内，热变性CT DNA在GCE表面先发生吸附反应，接着发生氧化反应并从电极表面脱附，氧化过程完全不可逆；但在酸性条件下（pH1.28）反应部分可逆。同时用现场红外光谱电化学法研究了酵母RNA和鲱鱼精DNA在GCE表面的氧化与吸附行为，为研究核酸的氧化反应机理提供进一步的证据。用电化学法和光谱法（UV-vis, CD和FTIR）研究了一系列阳离子染料与核酸的作用，发现阳离子染料可与核酸生成非电活性物质，并获得了它们与核酸的结合常数。发现染料与核酸的结合模式与二者浓度比有关。静电作用，氢键和温度在二者互相作用中起重要作用。CTAB与核酸结合后改变了核酸双螺旋的微环境，CTAB，MG和CT DNA相互作用可以形成一种三无化合物，CTAB-CT DNA-MG。高浓度的NR与CT DNA作用后，在DNA双螺旋的表面聚集，使核酸的构象由B型转变为Z型。

氟化物晶体中铕（II）及其共掺体系的光谱化学

利用坩埚下降法生长了KMgF_3:Eu~(2+)和KMgF_3:Eu~(2+)-X(X=Gd~(3+)、Ce~(3+)、Cr~(3+)、Cu~(+))等12种单晶体。测试了所有单晶体的UV-Vis吸收光谱、近红外吸收光谱、低分辨荧光光谱以及在300 K和77 K的高分辨发射光谱。测试了所有晶体研成粉末后的漫反射光谱。光谱研究表明，晶体中含有氧中心和色心，发现了氧中心和色心与掺杂离子之间的能量传递。不同掺杂离子之间的光谱相互影响，并存在能量传递现象。首次研究了Eu~(2+)振动光谱与其它掺杂离子格位取代的关系，发现从振动光谱的研究可以获得许多有用的信息。利用时间分辨技术测量了4种晶体中Eu~(2+) ~6P_(7/2)激发态的四能级衰减模型和双指数拟合方程，并从光谱上证实了该模型的正确性。对双指数拟合方程中每一项参数的物理意义给出了明确的解释。根据这些拟合常数，建立了一种研究能量传递现象和机理的新方法。首次发现了Eu~(2+)和Ce~(3+)通过d-d相互作用发生的能量传递现象。根据我们建立的模型和可获得的文献数据，从理论和实验上证明了KMgF_3:Eu~(2+)晶体存在净光学增益。

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、光谱学以及扫描探针显微镜等方法对支撑双层磷脂膜、磷脂浇铸膜和泡囊等不同的模拟生物膜体系进行了研究。主要结果如下：1．将磷脂与芦丁的混合物滴于玻碳电极表面制备出了嵌有芦丁的磷脂浇铸膜，并以此膜为模拟生物膜的模型研究芦丁在磷脂膜内的电化学行为，以及芦丁对还原型辅酶烟酞胺腺漂吟二核昔酸（NADH）的催化氧化。芦丁与磷脂膜牢固地结合，在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，嵌在磷脂膜内的芦丁显示了准可逆电化学行为，也显示出很好催化氧化NADH的能力，使氧化电流明显增大。同时，与5*10~(-3)mol／L的NADH在裸玻碳电极上的电化学行为相比，其氧化过电位降低了约220 mV。2．在玻碳电极表面制备了嵌有芦丁的磷脂浇铸膜，嵌在磷脂膜内的芦丁显示了准可逆电化学行为。利用这种浇铸膜作为模拟生物膜的模型研究了芦丁对抗坏血酸的催化氧化，磷脂膜一方面与芦丁牢固结合，另一方面为芦丁催化抗坏血酸的氧化提供了理想的生物环境，在pH 7.4的磷酸缓冲溶液中，芦丁能有效地催化氧化抗坏血酸，使抗坏血酸的氧化过电位与裸玻碳电极上的电化学行为相比降低了约100 mV。该修饰磷脂膜和芦丁的玻碳电极对抗坏血酸的测定线性范围为2*10~(-4) mol／L-1.4*10~(-3) mol／L。3．将含有四硫富瓦烯（TTF）和黄嘿吟氧化酶的二甲基二（十二烷基）澳化钱（D DAB）泡囊滴于热解石墨电极表面，制备出一种基于磷脂浇铸膜的黄嘿吟生物传感器。TTF由于其可以有效地转移电子而被选作为电子媒介体，用安培检测的方法研究了工作电位、pH值对黄嘿吟传感器的影响。该传感器的响应时间小于10秒，其检测黄嘿吟线性范围从4*10~(-7)mol／L到2.4*l0~(-6)mol／L，最低检测限为3.2*10~(-7) mol/L。4；将辣根过氧化物酶（HRP）固定在修饰于玻碳电极表面的DDAB浇铸膜内，获得了IIR卫的直接电化学，并以此开发出一种不需媒介体的还02传感器，该传感器对H_2O_2的响应时间约5s，其检测姚。2线性范围从l*10~(-3) mol／L到4*10~(-3)mol／L，同时该传感器也显示出良好的重现性及稳定性。5，利用循环伏安的方法研究了HRP分子在双肉豆范磷脂酰胆碱（DMPC）磷脂膜内的电化学行为，并获得了一对氧化还原峰，说明了DMPC磷脂膜促进了HRP分子的电子传递，同时HRP分子仍保持对H_2O_2的催化生物活J险。UV一vis和CD的检测结果说明HRP分子在与磷脂膜相互作用后，其二级结构没有改变，而三级结构变得松散，这种三级结构的松散可能是使HRP分子的活性基团有所暴露，使得电子传递更容易。AFM实验同样也显示了HRP分子与DMPC磷脂膜间的强烈作用。

有机／无机杂化材料的自组装表征及应用

杂化的纳米尺寸的有机／无机化合物开辟了材料科学的新纪元。作为新型功能材料，杂化的有机／无机杂化材料由于在光学、电子、机械、防护涂层、催化、传感器、生物等方面有潜在的应用前景而在材料科学领域引起广泛关注。杂多酸（POMs）作为一种重要的无机化合物，有特异的纳米尺寸结构，优越的物理化学性质和广泛应用价值，因此多酸化合物功能材料的研究引起人们足够的重视。最近，人们把更多的注意力集中到杂化的有机／无机杂化材料范围内，如何更有序的组装杂多酸，因为它们有着更有趣的电、磁、氧化还原和光学性质。1．在4-氨基苯甲酸修饰的玻碳电极表面，我们用层层组装方法制备了六钒取代的理杂多酸（PW6V6）多层膜。表面等离子（SP）技术和循环伏安（CV）法对多层膜进行了表征。结果表明，多层膜生长均匀，平均厚度为2.8nm，并且研究了多层膜对亚硝酸根伽02一）和浪酸根（BrO3-）的催化还原活性。2．研究了通过静电吸附作用，P2W17Fe和QPvP-Os交替组装多层膜。循环伏安（CV），电化学交流阻抗谱（EIS）和紫外一可见光谱（UV－vis）研究结果表明了这种多层膜是均一稳定的。多层膜对H2O2，BrO3-和NO2-有很高的催化活性。特别是EIS成功地监测多层膜的形成过程。随着层数增长，电子传输阻抗Rc，线性增加，氧化还原电对Fe（CN）63/4的电子传输受到抑制，这进一步证实了多层膜的均一性。3，首次在4-氨基苯甲酸修饰的玻碳电极表面成功地构建了含杂多酸P2W15V3的多层膜。值得注意的是，该多层膜对BrO3-和NO2-的还原有显著的电催化活性，而且由于过渡金属钒在P2W15V3起催化作用而有很低的过电位。另外，多层膜中QPVP-O5聚合物的Os中心在抗坏血酸氧化时的催化活性仍然存在，而且通过最外层的调整，多巴胺和抗坏血酸能被分别检测，所以在多巴胺存在时它可用作检测抗坏血酸的电化学传感器。4．迄今为止，人们把更多的注意力集中在杂多酸多层膜的制备，电化学和电催化活性的研究，对杂多酸多层膜功能材料的研究却很少，我们首次够构造了发光的杂多酸多层膜，紫外可见光谱，循环伏安，电化学阻抗技术和荧光光谱证明多层膜生长均匀，室温下，多层膜的发光性能显示Eu3+的特征发射峰是5D0→7Fj（j=1，2，3，4）的跃迁。电化学阻抗谱被成功得应用于监测多层膜的沉积过程。我们发现随多层膜的逐步形成，半圆直径有规律地长大。而且，电荷迁移电阻Rc，随双层数线性增长。可以认为多层膜在基底电极上以非常均匀规律的方式沉积，Fe（CN）63/4氧化还原电对的氧化还原反应逐步被多层膜抑制。5．我们用层层组装方法成功构造了金纳米粒子多层膜，紫外可见光谱，循环伏安和原子力显微技术表征了多层膜的形成，金纳米粒子粒径大约14nm，表面粗糙度6.43nm。

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。

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。

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。

新型有机锗化合物的合成、抗癌活性及其与DNA的相互作用研究

有机锗化合物具有广谱抗癌活性和低毒副作用，有关它们的合成、生物活性及应用研究引起了医药界和化学界的兴趣。但由于未注重有机基团的相关性，忽略了分子整体对抗癌作用的影响，至今尚未出现临床应用的高效低毒的有机绪抗癌新药，分子结构与抗癌活性关系及抗癌作用机理仍不清楚。因此，继续合成新型且具有结构可比性的有机锗抗癌活性化合物，研究药物与生物大分子DNA的相互作用、揭示有机锗化合物的结构与抗癌作用关系，具有重要的理论意义和应用价值。为此，本论文就以下几个方面开展了研究工作。1、合成了4种有机锗二元杂环化合物一有机锗喳琳醋和有机锗蔡酚醋化合物。根据它们的光谱性质讨论了其结构特征，该类化合物具有与Ge-132类似的空间结构，即具有-Ge-O-Ge-O-聚合网络大环结构。由于保留了有机锗倍半氧化物的基本结构，同时引入了能够与DNA有强烈相互作用的蔡酚和喳琳基团，可能会产生协同效应，使新化合物具有较强的抗癌活性和较好的选择性。2、在保留有机锗倍半氧化物的基本结构的基础上，引入了本身具有抗癌活性和光谱学性质，并且能够与DNA有相互作用的葱、葱醒、菲、荀、荀酮等三环有机基团，合成了16种未见报道的有机锗三元杂环化合物。以葱环为代表的杂环化合物，例如氮杂葱醌及氮杂葱并吡唑类化合物，作为重要的抗癌活性化合物，引起了药学界的极大兴趣。我们合成的新化合物，既保留了有机锗倍半氧化物的基本结构，又引入了葱环类化合物，进而使新化合物具有较强的抗癌活性和选择识别性。3、选择了8个药物小分子，分别应用UV-Vis、热变性（Melting）、荧光光I新型有机锗化合物的合成、抗癌活性及其与DNA的相互作用研究谱变化、粘度测定等方法，研究它们与3种DNA，即小牛胸腺DNA（CT－DNA）和2种人I合成的寡聚核昔酸［22一merspoly（dA·d劝和22一merspoly（dG·dC）］的相互作用。发现与DNA作用后，这些化合物的紫外吸收光谱均发生减色效应和红移现象，它们能使3种DNA的热变性温度（几）升高，粘度增加，说明化合物是以插入方式与DNA结合的。应用荧光滴定方法，求得了新化合物与DNA的结合常数，场在1护一105M一l范围内，属中等强度结合。进一步研究发现它们是以1：2（小分子／碱基对）的计量比与DNA碱基结合的。4、2种有机锗菲醋化合物（G一1、G一2）与DNA结合后，紫外吸收光谱产生减色效应和兰移现象以及荧光淬灭，对DNA的粘度基本无影响，它们是以沟槽结合方式与DNA发生作用的。发现G-1和G-2不仅能够增加三链DNA-Polv（dA·ZdT油的稳定性，并且能够促进Poly（dA．ZdT）22的形成。这一结果说明，某些结构的有机锗化合物可能以这种作用机理发挥抗癌作用，同时可以作为潜在的三链DNA稳定剂。5、研究了部分新合成的有机锗化合物（GK－1，GK-2，GN-1，GN-2，EK-1，EK-2，D-1，D-2，G-，G-2）对PC一3M和K562癌细胞的作用。GK-1，GK-2能够显著抑"制PC一3M细胞的增值，而且对细胞形态也产生了严重影响，显示了明显的细胞毒作用。流式细胞实验结果表明EK类化合物对PC-3M细胞周期有很大影响，发现对细胞增值的抑制作用发生在S期，即细胞内DNA合成期，细胞实验的结果也进一步验证了药物与DNA相互作用的事实。GN-1，GN-2，EK-1，EK-2，D-1，D-2，G-和G一2对K562细胞表现了较强的抑制作用，尤其GN-1和GN-2，效果更为明显，说明分子内有机锗链和其它基团的协向作用增强了整体化合物的生物学作用。6、有机锗二元杂环化合物与DNA的结合常数和体外抗癌活性明显高于有机锗三元杂环化合物，结合强度和抗癌活性之间呈现线形相关性。有机链中甲基的存在不利于有机锗二元杂环化合物与DNA的作用，同时降低了抗癌活性，而同样甲基的存在有利于有机锗三元杂环化合物与DNA的相互作用和抗癌功能的发挥。

聚苯胺的合成、结构与性能

本工作较系统地研究了聚苯胺(PAn)的合成、结构及性能。用红外光谱法及溶液~(13)C-NMR方法研究了本征态PAn的链结构。结果表明具有较高电导率样品的分子链上的芳环以1,4-取代结构为主，苯式单元与醌式单元以3:1的比例无规分布。在对本征态链结构的研究基础上，进一步对掺杂态PAn的FTIR、固体~(13)C-NMR、UV-VIS、Raman、ESR及XPS谱进行了讨论和指认。根据掺杂前后的谱图变化指出，质子酸掺杂发生在醌式结构的氮原子上，正电荷及电子的离域化导致苯式单元和醌式单元发生部分氧化还原反应，生成具有一定电荷分布的含有变体苯结构及变体醌结构的长共轭体系。通过宽线~1H-NMR及ESR方法，研究了PAn的电荷传递过程，指出带有自旋的电子是导电的载流子，它通过Heisenberg交换方式在分子链内传递。分子链间的传递在其导电过程中起了重要作用。采用I_2、MoCl_5及BF_3等氧化试剂对PAn进行掺杂，表明PAn可进行氧化还原掺杂，但所得电导率比质子酸掺杂的低，掺杂过程也与之不同。通过考察PAn在不同条件下的电化学行为并结合现场Raman光谱及现场ESR谱的研究，指出PAn循环伏安曲线上的峰1可解释为将纯苯式结构中近四分之一的苯环氧化为苯二胺双自由基结构的反应；峰3则可能是由峰1的氧化产物继续氧化为苯-醌交替结构的反应；峰2可能与在高电位氧化后的产物进一步水解所得到苯醌与对苯二酚的反应及阴离子的嵌入与脱嵌过程有关。还对PAn的结晶性、热稳定性和空气稳定性以及聚合过程中生成的副产物等方面作了一些研究。

可溶性聚N-甲基苯胺的合成、结构、性质

采用(NH_4)_2S_2O_8+HCl体系用化学氧化法首次合成了本征态可溶的聚N-甲基苯胺(PMAn)。系统研究了聚合条件(氧化剂浓度、盐酸浓度、单体浓度)对单体(MAn)聚合行为及所得产物结构，性质的影响，确定了合成较好性能PMAn的最佳聚合条件，即氧化剂与单体摩尔比为2:1，单体浓度为0.5M盐酸浓度为0.1-1.0M。利用FTIR，~(13)C-NMR，XPS及元素分析等手段研究了本征态PMAn的链结构，结果表明PMAn中单体单元以1.4-方式连接形成线性头--尾结构，链上同时存在苯、醌两种结构单元，醌式含量随氧化剂浓度增大或I_2处理而提高。PMAn可由酸碱进行可逆的掺、反掺杂，其掺杂度受PH值影响，在PH=0～4范围内随PH值的降低而增大。PMAn的质子酸掺杂过程在本质上是分子链了质子化过程与所用酸的阴离子无关。FTIR，UV-VIS，ESR，XPS等表征结果说明，掺杂后链上未偶电子显著增加，电子和正电荷高度离域化，形成了大共轭体系。PMAn的电导率随掺杂度的提高而增大，最高可达10~(-3) s/cm，电导率的增大过程与阳离子自由基的增加及其离域化程度的提高过程相一致。苯胺类聚合物的电导率随压力增大而增大，显示了电子导电特性，PMAn的导电载流子是离域化的阳离子自由基。电导率的温度依赖性关系说明电子传输过程符合三维FIT模型。PMAn具有良好的环境稳定性和热稳性，基本征态在一系列有机溶剂中可溶，在酸性介质中显示出电活性。