在预混甲烷/空气燃烧的平面火焰炉上, 采用脉冲式光腔衰荡光谱技术（cavity ring-down spectroscopy, CRDS）实现了对OH分子浓度的定量测量。 根据光腔衰荡吸收光谱理论, 选取OH的A2Σ+-X2Π(0,0)电子跃迁带中的P1(2)吸收谱线构搭建了一套激光波长在308.6 nm的脉冲CRDS实验装置。 脉冲CRDS装置中的衰荡光腔是由一对反射率为99.7%的高反射镜组成且其衰荡腔的腔长为270 cm, 并测量空腔（光腔中无火焰）的衰荡时间为2.33 μs。 通过理论分析影响浓度精确测量的实验参数, 分别采用平面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence, PLIF)、 相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-stokes Raman scattering, CARS)和脉冲CRDS三种技术精确测量OH的有效吸收长度、 高温火焰的温度和有效的光腔衰荡时间。 当在平面火焰炉上燃烧预混的甲烷(1.1 L·min-1)和空气(15 L·min-1)且在距离炉面高度为6 mm时, 采用PLIF技术测量的有效吸收长度比直接选用燃烧器炉面直径作为吸收长度的精度提高7.1%, 室温下利用CARS技术测量的温度要比热电偶测量的温度精度提高45%, 衰荡光腔内有火焰且选用非OH吸收波长时测得的光腔衰荡时间要比采用空腔时测得的光腔衰荡时间精度提高21.6%。 因此, 通过以上多种测量技术相结合的方式精准测量各实验参量, 最后得到OH分子数密度在距离炉面高度为6 mm时达到最大值（3.59×1013 molecules·cm-3）且OH浓度精度要比于未修正的OH浓度提高了35.6%。 另外, 在不同当量比下（Φ=0.7～1.1）, OH粒子数密度都会随着距离炉面高度的增加而减少, 通过曲线拟合发现OH浓度随着距离炉面高度的增加呈e指数衰减。 在同一燃烧高度的富氧燃烧状态下, OH浓度随着当量比的增加而增加; 当甲烷流量保持恒定时, 富氧燃烧状态下的OH浓度要高于低氧燃烧状态下的OH浓度。 在燃烧场中, 采用这种多光谱技术相结合（CRDS-CARS- PLIF）的精准测量方式不仅能够实现对OH浓度精准的定量测量提高了测量精度, 还可为定量测量其他燃烧产物分子的浓度提供技术支撑, 对研究燃烧化学反应起着至关重要的作用。

2 200 nm波长位置的Al—OH基团振动特征对斑岩成矿系统矿床的找矿勘查意义重大。 采用ASD便携式光谱仪测量了西藏自治区铁格隆南斑岩-高硫化浅成低温热液型、 甲玛斑岩-矽卡岩型、 斯弄多低硫化浅成低温热液型三种不同类型, 且具有典型蚀变矿物分带特征的15件岩心样品。 测量结果显示： (1)总体光谱反射率表现为铁格隆南45%～70%, 甲玛38%～58%, 斯弄多27%～56%, 差异值在5%～15%之间, 说明高硫化浅成低温热液型→斑岩型→低硫化浅成低温热液型矿床中组合蚀变矿物的含水量逐渐增加; (2)高硫化浅成低温热液矿床平均反射光谱在2 200 nm附近呈双峰结构, 另外两类呈单峰结构, 这是地开石-高岭石组合与白(绢)云母-伊利石矿物的显著差异; (3)二阶导数增强后的低硫化浅成低温热液型矿床平均反射光谱在2 200 nm的吸收深度呈负值, 光谱对称性和吸收指数都比较低; (4)GaussAmp函数对2 200 nm具有单峰结构的光谱拟合效果极佳(R2接近1), 可作为替代白云母族矿物2 200 nm附近光谱吸收特征的模拟数学函数。 通过光谱分析发现： 斑岩成矿系统不同矿床类型中2 200 nm波长位置的矿物吸收峰, 光谱参数具有显著差异性, 一方面, 低硫化浅成低温热液矿床中伊利石-蒙脱石矿物的大量存在导致光谱反射率总体较低, 水分子吸收电磁波谱后呈现出相对低值的光谱对称性和吸收指数; 另一方面, 高硫化浅成低温热液矿床的平均波谱曲线仍然保存了高岭石-地开石矿物的双峰结构, 这也成为浅成低温热液矿床不同硫化度识别的标志性特征。 该项研究亦可应用于航空、 航天高光谱遥感地质勘查中, 利用2 200 nm单波段识别、 判读斑岩成矿系统中不同矿床类型蚀变矿物组合的依据。

本论文以Al(OH)3胶体为研究对象, 使用同步辐射SAXS技术并结合FTIR、SEM、DLS、Zeta potential表征手段, 考察了Al(OH)3胶体粒子在老化时间0 - 135 min下的分形结构演化规律, 并提出了一种可能的生长机制。不同老化时间下的双对数坐标图呈现明显的线性, 说明胶体样品存在分形结构。结果表明, 随着老化时间的延长, 质量分形维数Dm由25 min时的2.29增加至85 min的2.78;95 min - 135 min时, Dm值在2.76 - 2.79范围内, 基本不发生变化。这说明, 老化时间在25 min - 85 min时, 体系初级颗粒由最初的相对分散状态快速团聚为大尺寸的团簇, 最后形成致密的凝胶。95 min - 135 min, 凝胶过程已经完成, 胶粒尺寸不发生变化, 135 min时胶块可能发生破裂。

基于羟基标记示踪速度测量技术，研究了基于该技术中激光光解水产生的OH^-进行温度测量的双色平面激光诱导荧光（PLIF）方法和荧光强度测温方法，进而开发了一种新的速度、温度同时测量技术，并在电加热流场及超燃冲压发动机流场进行了测量验证。在室温至900 K的温度范围内，与热电偶温度测量结果比，基于光解OH^-的双色PLIF温度测量的平均标准偏差为12.1 K，基于光解OH^-荧光强度的温度测量最大偏差为16.8 K，速度测量不确定度在1%以内。在超燃冲压发动机流场中，利用CARS温度测量数据作为温度测量标定点，获得了标记线上温度、速度的同时测量结果，其中所得温度与CARS温度测量结果的最大偏差为44 K。

燃烧流场浓度、 温度空间分布的精细测量对发动机燃烧室设计、 计算流体动力学模型建立以及数值仿真软件的验证具有重要意义, 其中平面激光诱导荧光（PLIF）技术具有对象选择性、 高测量灵敏度、 测量信息量丰富、 实验开展简单等优势, 尤其是OH-PLIF浓度及温度测量技术以其理论成熟性及技术方便性得到更为广泛的应用。 但该技术在煤油燃烧场的应用受到较大限制, 原因在于煤油燃烧场残余煤油对OH荧光信号造成较大干扰。 针对OH荧光分布测量时煤油干扰问题, 开展了OH及煤油吸收谱及荧光发射谱理论及实验对比分析。 其中煤油蒸汽吸收谱由氘卤灯通过煤油蒸汽前后的光强强度比获得, 相比于OH在260～320 nm波段的孤立吸收线, 煤油吸收为宽带吸收, 煤油吸收线完全覆盖OH激励线, 在煤油燃烧场在此波段对OH激励测量时, 激励煤油产生荧光不可避免。 另一方面, 通过调节激励波长, 测量获得OH/煤油混合荧光与煤油荧光发射谱。 煤油蒸汽荧光发射谱为中心分别位于290及340 nm的宽带信号, OH荧光主要集中于波长300～320 nm, 煤油荧光发射谱范围覆盖OH荧光, 结合吸收谱测量结果, 说明在煤油燃烧场燃烧不充分时, 在280 nm波段激励测量OH无法通过频域滤波的方式测量获得纯OH荧光信号。 通过对煤油信号的测量并扣除实现OH荧光信号的准确测量, 主要从选择性探测方面入手, 在OH荧光测量系统基础上增加一台探测相机, 采用两台ICCD相机, 分别结合(315±15)和(360±6) nm的带通滤光片进行OH/煤油混合荧光和煤油荧光的选择性探测, 通过对应点扣除的方式, 在煤油本生灯及发动机模型煤油燃烧混合荧光信号中去除煤油荧光获得了受干扰较小的OH分布结果, 证实了干扰消除方法的可行性, 为后续煤油燃烧场浓度及温度分布测量奠定了基础。

本工作获得了低温下锇酸钾K2OsO2(OH)4的拉曼光谱, 并对其声子行为进行了研究。在低温下, K2OsO2(OH)4的拉曼光谱信噪比和展宽都得到改善, 由晶胞收缩引起的晶体场扰动使位于高波段的ν1模分裂为ν′1 和 ν″1两个振动模; 而晶体中氢键体系取向的重定向行为使ν2模在低温下发生了不连续变化。

0-3型钛酸锶钡(BST)与聚四氟乙烯(PTFE)复合材料是一种新型的陶瓷/高聚物功能复合材料, 可以兼具BST材料与PTFE材料的优点, 可表现出较高的介电常数和介电可调性。但是受聚合物相介电常数低的限制, 常规方法(流延法)制备的以聚合物为基体, 以陶瓷为填充相的复合材料的介电常数基本在100以下。为了进一步提高BST/PTFE复合材料的介电性能, 本研究采用一种新型烧结工艺--冷烧结工艺实现BST陶瓷与PTFE高聚物的共烧。在试验中以BST为基体, 引入体积比例为5%的PTFE, 并引入固相八水合氢氧化钡(Ba(OH)2·8H2O)作为过渡液相以辅助烧结过程进行, 制备0-3型BST/PTFE复合材料, 并探究了不同冷烧结条件下复合材料的介电性能。结果表明, 复合材料样品在冷烧结温度为275 ℃,压力为200 MPa,时间为2.5 h的条件下, 介电常数可达到500以上(25 ℃,1 kHz)。相对于常规制备工艺, 冷烧结工艺制备出的复合材料的介电常数有很大改进, 这对陶瓷/高聚物功能复合材料的低温制备与研究有一定参考意义。

以Ca(OH)2为脱碱剂水热浸出赤泥脱碱, 考察了Ca(OH)2掺量、反应温度、液固比对赤泥脱碱率的影响, 同时对赤泥脱碱过程进行机理分析和浸出动力学分析。研究结果表明,在Ca(OH)2掺量为60%(质量分数)、反应温度为250 ℃、液固比为8 mL/g的条件下, 赤泥脱碱率可达到96.3%。Ca(OH)2可有效脱除赤泥中的游离碱和结构碱, 赤泥中的钙霞石和水钙铝榴石被分解, 脱碱渣中新相铁钙榴石(水合的)是主要的衍射峰, 并且赤铁矿的衍射峰明显减弱, 方解石的衍射峰增强。该脱碱过程受固膜内扩散关键步骤控制, 线性相关系数都大于0.97, 特征常数n<1, 表观活化能为5.20 kJ/mol。