介孔吸附剂表面分形分析

用自溶液中吸附的方法测定了介孔硅胶和活性炭的分形维数D.结果表明:(1)硅胶自四氯化碳或环已烷中吸附脂肪醇、酮、酯和含氧芳香化合物,活性炭自水中吸附芳香化合物的等温线均服从Langmuir方程.用极限吸附量n_m^s和表观分子面积σ_a,根据方程log n_m^s=-(D)/(2)log σ_a+常数,可计算出分维D. n_m^s和σ_a是根据Langmuir方程和吸附剂比表面数据求出的.(2)用液相吸附法求出的介孔硅胶的分维值与由气体吸附法求出的值相同,并均近于2.当表面曲率半径大于吸附分子大小时,吸附剂表面可是低分维的.(3)由液相吸附法得到的介孔活性炭的分维也近似为2.可能的解释是,活化作用改变了原始炭的微孔结构,使其成为介孔和大孔.介孔活性炭也可是低分维表面.     

用吸附数据对硅胶表面的分形分析

根据一种中孔硅胶对甲酸、乙酸、丙酸和四氯化碳蒸气吸附等温线的单层区域和毛细凝结区域的数据以及自四氯化碳稀溶液中吸附系列脂肪醇的结果计算了该硅胶表面分形维数D.除了由吸附四氯化碳等温线毛细凝结区域所得D值低于2外,由其它吸附数据得出的该硅胶的分维D近似相等(D=2.06±0.05).中孔硅胶低D值可用其孔结构特性解释.     

基于盒维数原理计算蛋白质的分形维数

蛋白质表面的粗糙性和内部结构的不规则性具有明显的分形特征.依据直观的盒维数原理对PDB库中收录的典型酶蛋白、球蛋白和膜蛋白共72种蛋白质的分形维数进行了简洁地模拟计算.数据表明:蛋白质的分形维数(Df)介于1～3之间;分形方法可定量描述蛋白质分子结构的复杂性,即Df值越大,蛋白结构越复杂;Df与残基数的不同步性证明蛋白质分子并不是简单的肽段堆积,而是存在特定的空间结构;同功能酶蛋白具有相近的Df值表明分维是区别于各种宏观参量而对蛋白质微观结构与功能进行表征的有用工具.     

薄膜表面的分形特征

在计算机上用随机数相加的方法产生了一个分形表面,对这个表面的模拟测量表明,z方向分辨率变化对分形维数测量结果影响很小,x、y方向分辨率降低时会导致测量结果统计误差增大用扫描隧道显微镜（STM）测量了沉积在三种不同基底上的Au膜的分形维数．测得Au／陶瓷的分形维数D＝2.15,Au／光学玻璃的分形维数D＝2.06．Au／载玻片上各点的分形维数较不一致．同时讨论了多图方法中各单图曲线之间不衔接的原因．     

重力场和电解质浓度对胶体凝聚体分形结构的影响

运用李航等提出的新方法, 克服了DLVO理论中无法理论计算不同电解质浓度下颗粒的表面电位这一困难, 从而可以直接计算出不同电解质浓度下胶体颗粒间的位能. 同时, 还运用胶体颗粒动能的玻耳兹曼分布原理和蒙特卡罗方法来模拟胶体的运动, 并采用非弹性碰撞理论解决了碰撞后凝聚的有效概率问题. 在改进DDA模型的基础上, 成功地建立了以往的模拟中未能建立的重力场中电解质浓度与碰撞凝聚概率间的联系, 结果发现, (1)重力场作用下的凝聚体分形维数随电解质浓度变化的曲线完全不同于无重力条件下的曲线. 无重力作用下, 凝聚结构体分形维数随电解质浓度的变化比较缓慢, 曲线呈“L”形；而重力作用下的分形维数则呈明显的“S”形曲线. (2) 在重力条件下, 慢凝聚包括两个区域, 对电解质浓度不敏感区域和敏感区域. 在敏感区域存在一个电解质浓度的拐点. (3)无重力条件下,不同大小的胶体颗粒在快凝聚时的分形维数都是在1.86±0.01.当电解质浓度降低,凝聚速率变慢,分形维数增加,最大达到2.01±0.02,但不会形成重力条件下的分形维数接近3的结构体.     

钛基二氧化锰电催化剂的制备及性能研究

选择以钛为基体,锡、钌、锰的氧化物为中间层,二氧化锰为表面层,用热分解方法制备了二氧化锰电催化剂,用EDS、SEM、XRD对电极进行表征.电催化剂表层主要是β-MnO2;通过SEM图片,用BMP图形文件计算出该电极的分形维数(D=2.4240(200),D=2.4258(1000)).说明该电极表面粗糙度高,符合多孔催化剂的要求,同时用分子轨道理论讨论了MnO2的稳定性,结合放氧反应机理和双位垒模型探讨了电极组成对动力学参数的影响.结果表明,此种电催化剂性能良好.     

污泥热解过程中焦的表面孔隙结构分形生长

主要对污水污泥在高温热解和低温热解条件下热解焦炭的表面孔隙结构特性进行了研究。结果表明,污泥热解过程中随着挥发分的析出,污泥热解焦炭的孔隙结构逐渐发达。低温和高温热解过程中挥发分的析出,使得孔径为3.75 nm的孔得到了极大的发展。通过对污泥热解焦炭的N2吸附过程进行的分形分析发现,不同停留时间低温和高温热解焦炭的表面分形维数可以分为FD-1和FD-2。其中,FD-1主要表征了较大孔(0.86 nm)的表面分形维数,FD-2则主要表征了超微孔(0.86 nm)的表面分形维数。随着热解停留时间的延长,FD-1和FD-2逐渐增大并趋于稳定。与高温热解焦炭的超微孔表面分形维数相比低温热解焦炭出现了较大的增加,而较大孔的表面分形维数则相对低温热解焦炭未见有较大的改变。     

多孔介质中气体水合物降压分解的分形理论研究

通过将水合物的分解过程看作是无固态产物层生成的气固反应过程, 结合粒径缩小的收缩核反应模型和分形理论, 建立了多孔介质中水合物降压分解的分数维动力学模型, 提出了基于水合物分解实验数据计算多孔介质分形维数的方法. 分别利用前人的甲烷水合物和CO2水合物降压分解实验数据, 对上述分数维动力学模型进行了验证. 计算结果表明, 用提出的方法所计算得到的多孔介质分形维数与前人的测定结果基本符合; 对甲烷水合物和CO2水合物的降压分解过程, 提出的分数维动力学分解模型得出了和实验结果基本一致的预测, 绝对平均误差(AAD)小于10%.     

二次电子衬度曲线法研究PVC/MBS共混物断面的分形特征

利用二次电子衬度曲线法测定了聚氯乙烯甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯共聚物(PVCMBS)共混物冲击断面的形貌特征及对应的分形维数值.结果表明,材料的断口或微观结构并不是严格的分形结构,这种自相似性仅存在于一定尺码范围内,不同断面形貌特征所对应的分形维数测量值不同,随着MBS用量增加,PVCMBS共混物缺口冲击强度随满足自相似原理的形貌特征所对应的分形维数值增大而增大.本文从理论上讨论了材料断裂韧性与分形维数的关系.     

高分子混合体系相分离过程相结构的自相似与分形

本工作用激光光散射和光学显微镜手段研究了聚甲基丙烯酸甲醋(PMMA)和聚醋酸乙烯酯[PVAc]共混体系相分离过程。结果表明系统的相态结构呈现较强的自相似,结构函数在大波矢处具有q~(-6)的渐近行为,相结构具有分形特征,其分形维数[Fractal Dimension]D约为1,64,初步认为结构函数的标度[Scaling]行为是由于相结构的分形特征所致。     

多相聚合物体系熔体动态过程中相形成与发展——PS/PcBR非相容体系的扫描电子显微镜图样分析

以连续共混过程间歇出料法研究了PS/PcBR非相容体系共混过程中的扫描电子显微镜图样演化过程 ,从平均粒径、特征长度Λ和平均特征长度Λm 多个方面讨论了非相容体系的共混过程 ,并以标度函数P(Λ/Λm)证明非相容体系共混过程在一定时间和空间范围内具有自相似性 ,且分形维数D可以作为一个参数描述熔体动态过程     

分子凝胶中可聚合凝胶因子的聚集态及分形结构研究

利用X射线衍射(XRD)及原子力显微镜(AFM)研究了可聚合凝胶因子4，4′—二 (α-甲基丙烯酰氧基—1，3—亚乙氧基碳基丙酰氨基)二苯甲烷(BMDM)在二苯醚凝 胶中的聚集态及分形结构。研究结果表明，凝胶纤维束是由大量细长的薄带状的单 元纤维有序堆积成的，单元纤维的宽度约为3nm，厚度为0．1—0．2nm；凝胶因子 聚集体则是一种规则的片层结构，具有自相似性和分形特征。利用分形理论中的 Sandbox法计算结果也表明分子凝胶具有分形特征，计算得分形维数D＝1．853。     

焦化过程半焦孔隙结构时空变化规律的实验研究——孔结构的分形特征及其变化

应用分形理论的概念,结合压汞法测得的半焦孔隙结构数据,建立孔结构分形特征模型,考察了焦化过程中不同焦化温度、不同横向空间位置半焦孔隙结构分形特征及其变化规律。结果表明,孔径大于5μm 的孔不具有分形特征,孔径为20nm～5μm孔的孔隙结构具有分形特征,其分形维数为2.45～2.83,可以用分形维数定量表征孔隙结构;相同空间位置下,半焦孔结构分形维数低温时较高,随温度逐渐升高先减小,然后增大再减小;同一空间位置不同温度下分形维数的变化量较小(< 0.15),表明温度对半焦孔隙结构复杂程度的影响不明显;相同焦化温度下,半焦中心和边缘处的孔结构分形维数大于中间部位,表明中心位置和边缘位置处的孔隙结构要比中间位置处的复杂。     

高分子凝胶化反应的分形几何分析

据分形理论,基于实验基础上,进行了高分子凝胶化反应的分形几何行为分析,以苯乙烯-二乙烯苯凝胶化反应为例,分别由激光及小角x-光散射测定其反应中大分子重量、尺寸及散射光强角度依赖性,来定量描述化学反应及分析体系的分形行为和测定分数维D值.这种避开各种复杂的凝胶化理论,立足于现代物理技术及新理论,去剖析高分子凝胶化反应的分形几何行为,能够在更本质的深度揭示这类复杂反应的规律.     

基于近红外光谱技术的内燃机油鉴别研究

针对常规近红外光谱技术测试内燃机油时光谱信号响应低,对大分子基团分辨率不高,以及光谱信息与其结构组成之间存在非线性关系等难点,提出了一种基于电压为外扰方式的内燃机油二维近红外光谱测试技术,介绍了近红外光谱具有分形的特征.运用小波变换将近红外光谱分解至不同分辨尺度,然后计算各尺度分量的分形维数(盒维数),用近红外光谱的小波基分形参量替代近红外光谱的采样值.计算结果表明,在不同小波基和不同分解尺度下,内燃机油近红外光谱具有不同的盒维数,得到了近红外光谱在分形意义下的特征信息.以美孚、埃索和壳牌3种内燃机油品种鉴别分类问题为实例,比较研究了近红外光谱采样值与小波基分形参量,K近邻法的交互验证计算结果表明,小波基分形参量的分类效果优于近红外光谱采样值.采用近红外光谱技术测试内燃机油的结构组成信息是可行的.     

烯烃加成反应活性与烷基极化效应的关系

烯烃的自由基加成和亲电加成速率受不同的因素控制.对于仅仅含烷基取代的简单烯烃:(1)与OH自由基加成速率-log kOH可由π键上烷基极化效应指数的几何平均值GMPEIπ关联:-log kOH=a bGMPEIπ c(GMPEIπ)2; (2)与亲电试剂加成速率log k可由π键两端碳原子所连基团极化效应指数PEI(L)和PEI(S)关联:log k=a bPEI(L) cPEI(S),其中的PEI(L)和PEI(S)分别表示极化效应较大和较小的一端.     

钛基氧化物电极的分形维数和电催化性能

分形几何学是近十几年来发展起来的新的数学理论,它对研究自然科学中的不规则几何行为具有独特的优势,尤其对材料的表面结构与性能研究有着重要的理论和实际意义。多相催化反应的一个显著特征就是在整个反应的一个显著特征就是在整个反应过程中都存在着反应界面,而界面的结构性质对反应过程有重要的影响。十几年前,有关这类界面的研究几乎都基于欧氏几何模型,在简单情况下视之为平面,在较复杂的情况下视之为曲面,即总是把表面视为二维面,但在很多情况下,这种做法与实际情况并不相符,例如,催化剂是多孔的,表面极不规则,存在各种晶体缺陷,而这些缺陷一般又是活性中心的集中处,面对这类粗糙的表面,经典的夫整几何学已显得无能为力,近年来,由Mandelbrot建立起来的分形几何学给人们解决诸多粗糙表面的复杂问题提供了新的途径和思路,本文计算了几种电极材料的表面分形维数,并对其催化性能进行了讨论。     

小波包去噪信号的分形特征

将分形理论与小波包滤波相结合，用盒维数的大小来评判信号曲线的滤波情况。随着小波包分解尺度的增大，滤波后信号曲线的盒维数逐渐减小，并最后趋于稳定值。因此可以根据盒维数-分解尺度曲线来选择最佳分解尺度。对仿真含噪信号进行了滤波实验，结果表明：即使在信噪比低至0．5时仍能得到较好的结果，并且该法用于毛细管电泳实验数据的处理结果同样令人满意。     

微乳液相色谱测定药物的油-水分配系数的新方法研究

建立快速微乳液相色谱法(MELC)测定药物的油-水分配系数(log P)的方法. 选择5种模拟生物膜的微乳流动相体系, 以7个标准药物的log P对保留因子(log k)的回归线性方程, 计算被测药物的log P值. 并以药物文献的log P值对实验测得log k值的线性相关系数为参数, 对微乳体系的表面活性剂和油相的种类进行考察, 得到测定非同类的中性、碱性药物的油-水分配系数最佳流动相体系为6.0% Brij35-6.6%正丁醇-0.8%正辛醇-86.6%磷酸缓冲液(0.05 mol&#8226; L－1, pH 7.0), 其测得值与文献的实验值平均相差0.3个对数单位. 结果显示该方法可靠、高效、重现性好, 可用于药物的油-水分配系数log P的测定.     

纳米粒子填充聚合物体系中凝聚结构和渗流转变的分子动力学模拟

通过粗粒化模型,采用分子动力学模拟的方法研究了纳米粒子填充聚合物体系中粒子的凝聚过程.结果表明:纳米粒子和基体粒子间的相互作用决定了团聚体的结构,且作用力越大则团聚体的分形维数越高,当粒子的相互作用强度(εNP)为1.0时,模拟体系中团聚体的分形维数为2.05,与聚酰亚胺炭黑体系透射电镜照片结果一致.对渗流过程的模拟结果表明,相互作用力的增大会导致渗流时间的增加,渗流转变速率减慢,与动态电渗流实验的实测结果相符合.