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杯芳烃是由苯酚单元通过亚甲基桥连形成的一类大环低聚物,可以通过化学反应进行修饰,形成具有不同功能的衍生物。碳氢燃料在使用过程面临着抗氧化、促进裂解和抑制结焦等多方面的需求。为了满足上述需求,各种各样的添加剂应运而生。杯芳烃分子与常见酚类抗氧化剂的分子结构特征相似,有潜在的抗氧化性能。另外,通过引入一些特殊官能团,可制备出具有自由基引发功能的杯芳烃衍生物。此外上述杯芳烃及其衍生物还可制备亲油性纳米金属,用于拟均相催化碳氢燃料的裂解反应。本文的主要研究内容为杯芳烃的合成、修饰及其在碳氢燃料的抗氧化、自由基引发和拟均相催化等方面的应用。1.利用间苯二酚与醛反应,合成了两种不同碳链长度的间杯[4]芳烃,即四-甲基间[4]芳烃和四-十一烷基间[4]芳烃,简称C1-C[4]R和C11-C[4]R。在此基础上,利用mannich反应制备了多种间杯[4]芳烃的含硫和含氮衍生物,简称Cx-SCy或Cx-NCy。另外,还制备了对叔丁基杯[4]芳烃及其含氧衍生物。所有产物均利用NMR和TGA进行表征。2.使用静态高压釜-气相色谱法考察了C11-C[4]R的抗氧化性能,并与常见的抗氧化剂BHT做了对比。实验表明,在模型燃料的加速氧化反应过程中,C11-C[4]R和BHT的使用均能够使氢过氧化物浓度极大值下降,而C11-C[4]R这种作用效果更加明显。另外在分析反应的残液后,发现C11-C[4]R能够有效抑制氧化物的产生和模型燃料的深度氧化。3.利用动态法,从裂解转化率、气相与液相产物分布、烯烃选择性和结焦率这些方面,分别考察了自制的各种含间杯[4]芳烃硫和含氮衍生物对模型燃料热裂解的影响。实验结果表明,在所用的杯芳烃衍生物中,C11-NC2能够显著提高裂解转化率,而且在提高烯烃选择性和降低结焦率方面也有非常良好的表现。4.利用C11C[4]R为包裹剂制备了纳米镍及非晶态纳米镍硼合金。其粒径分布范围为20～40nm。将所得纳米颗粒用于拟均相催化模型燃料的裂解。实验表明,相比于热裂解,模型燃料的拟均相催化裂解的转化率显著提高。论文还以C11-SC3为包裹剂制备了纳米镍和纳米铂,所得纳米颗粒粒径均在10nm以下,并在碳氢燃料中表现出了良好的分散性。