2011年, 第38卷, 第6期　刊出日期：2011-11-20

  

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化学与化学工程
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  铜锰负载型堇青石整体催化剂表面低浓度甲烷催化燃烧本征动力学研究

  王越;张佳瑾;李敏;李建伟*

  . 2011, 38(6): 1-4.

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  采用等温积分反应器，在常压、600~700℃和甲烷体积分数0.1%~1%的条件下，对国产铜锰负载型堇青石整体催化剂上低浓度甲烷催化燃烧本征动力学特性进行了系统的实验研究。以单纯形法对动力学实验数据进行最优化参数估计，建立了低浓度甲烷催化燃烧双曲型本征动力学模型，数理统计和残差分布检验结果表明，所建模型与实验结果良好相容，是适宜和可信的。
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  棒状纳米氧化锌的控制制备及其对苯酚的降解

  翟晶;陶霞;蒲源;陈建峰*

  . 2011, 38(6): 5-10.

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  通过水热方法控制制备了棒状纳米氧化锌光催化剂，采用X射线衍射（XRD）、电子透射电镜(TEM)、BET比表面积测试、激光粒度分布等测试手段对产物结构和形貌进行了表征。以苯酚废水为目标降解物，研究并比较棒状纳米氧化锌光催化剂对苯酚的光降解性能。结果表明，通过调控制备条件，可以得到一系列不同尺寸、不同长径比的棒状纳米氧化锌光催化剂，该工艺简单，易于放大，其光催化活性随比表面积变大而提高。光催化反应120 min 时，棒状纳米氧化锌光催化剂对苯酚的降解率均可达到80%以上，优于目前应用最广泛的光催化剂Degussa P25。
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  甲醇-碳酸二甲酯-离子液体等压汽液平衡数据测定

  李群生;付永泉;朱炜;王海川;李仑

  . 2011, 38(6): 11-15.

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  在101.32 kPa下，用改进的Othmer釜测定了含离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸(BF₄)的甲醇-碳酸二甲酯的等压汽液平衡数据，和含离子液体1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BF₄)的甲醇-碳酸二甲酯的等压汽液平衡数据。结果表明：加入[EMIM]BF₄和[OMIM]BF₄，汽液平衡线偏离甲醇-碳酸二甲酯物系的汽液平衡线；离子液体摩尔分数越大，偏离程度越大[EMIM]BF₄与[OMIM]BF₄表现出明显盐效应，使甲醇对碳酸二甲酯的相对挥发度发生改变，均消除了甲醇-碳酸二甲酯物系的共沸点。离子液体对甲醇的盐析效应顺序为：[EMIM]BF₄>[OMIM]BF₄。因此，[EMIM]BF₄和[OMIM]BF₄可以作为甲醇-碳酸二甲酯物系萃取精馏的溶剂，汽液平衡数据的测定可为分离过程优化设计提供依据。
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  新型导向圆盘形浮阀塔板的流体力学性能

  李群生¹;许莉¹; 李通¹; 周士红¹ ;王宝华^2*

  . 2011, 38(6): 16-21.

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  在内径为Φ600mm，板间距为350mm的有机玻璃塔内，以空气-水为物系，对新型导向圆盘形浮阀塔板进行冷膜实验。对3种不同开孔率的该种塔板进行流体力学性能测试，测定了不同气速和液流强度下的板压降、雾沫夹带、漏液等流体力学参数，回归得到了新型导向圆盘形浮阀塔板的干板压降和湿板压降的计算公式。实验结果表明，筛孔气速在3~11m/s的范围内，新型导向圆盘形浮阀塔板的干板压降和湿板压降都要低于F1型浮阀塔板。雾沫夹带随筛孔气速和液流强度的增大而增大，新型导向圆盘形浮阀塔板的雾沫夹带与F1型浮阀接近，空塔气速操作上限都在2.0m/s左右。漏液随着气速的增大而减小，随着液流强度的增大而增大，新型导向圆盘形浮阀塔板的漏液要明显低于F1型浮阀塔板，空塔气速操作下限在0.53m/s左右，而F1浮阀的空塔气速操作下限在2.

  组合桨搅拌槽内混合过程的实验研究及大涡模拟

  赵静;蔡子琦;高正明*

  . 2011, 38(6): 22-28.

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  采用实验研究和数值模拟相结合的方法对直径为0.19m的三层组合桨 (HEDT+2WH_U) 搅拌反应器（直径0.48m）内的混合过程进行了研究。实验采用褪色法和光功率计相结合的方式，考察了7个不同监测点对混合效果的响应情况，并利用高速相机记录了示踪剂在反应器内的浓度分布随时间的变化。数值模拟采用LES模型对反应器内的混合特性进行研究，并与标准k-ε模型的模拟结果和实验数据进行对比。结果表明示踪剂从液面加入后，依次到达中层桨上方、顶层桨和中层桨之间以及底层桨下方的3个循环子域，在每个子域中，示踪剂先进行轴向扩散再沿径向和切向扩散；中层桨位置处测得的混合时间最短，并分别向液面和槽底依次增大；LES预测的示踪剂浓度分布与实验结果吻合，而标准k-ε模型预测的示踪剂浓度分布不准确；数值模型预测的混合时间在轴向的分布与实验吻合，数值偏大，标准k-ε模型的预测偏差为35%
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  无环嘌呤核苷化合物2-(2-(6-氨基-2-烷硫基-9H-嘌呤-9-基)乙基)丙二酸二甲酯的合成

  王馨悦;李顺来;杜洪光*

  . 2011, 38(6): 29-33.

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  以腺嘌呤(1)为原料，经过氧化、水解、还原、环合和与S烷基化反应得到2-烷硫基腺嘌呤(6)；甲烷三羧酸三乙酯与1, 2-二溴乙烷反应得到3-溴丙烷-1, 1, 1-三羧酸三乙酯(7)；6和7在碱性条件下反应得到3-(6-氨基-2-烷硫基-9H-嘌呤-9-基)丙烷-1, 1, 1-三羧酸三乙酯(8)；8在甲醇钠作用下发生脱酯基和酯交换反应，得到目标化合物2-(2-(6-氨基-2-烷硫基9H-嘌呤-9-基)乙基)丙二酸二甲酯(9)。通过FT-IR、¹H-NMR、¹³C-NMR及HRMS对6种新的无环嘌呤核苷化合物8和9的结构进行了确证。
材料科学与工程
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  碳纳米管表面的氨基化修饰及其聚脲基纳米复合材料的制备和力学性能研究

  安萍萍1；邹 威2；张 晨2；杜中杰2；密建国1*

  . 2011, 38(6): 34-38.

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  设计了一种碳纳米管表面氨基化修饰及其聚脲基纳米复合材料的分子设计和制备方法。首先，通过混酸氧化处理得到羟基化碳纳米管；其次，以原位聚合法，通过聚丙烯酸中羧基和碳纳米管表面羟基的酯化反应，将聚丙烯酸接枝到碳纳米管表面；最后，通过接枝聚丙烯酸和端氨基聚醚D-400的酰胺化反应，在碳纳米管表面实现氨基官能化修饰。将氨基修饰的碳纳米管均匀分散在端氨基聚醚固化剂混合物中，进而与端异氰酸根预聚物组分反应得到碳纳米管/聚脲基纳米复合材料。经测试可知，氨基化碳纳米管质量分数为0.7%时，在聚脲基体中分散比较均匀，且聚脲的拉伸强度比原始碳纳米管修饰的聚脲增加了40%。
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  端羟基超支化聚酯的改性及性能研究

  蔡黎明1;杨卫民1;吕亚非2*

  . 2011, 38(6): 39-43.

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  以三羟甲基丙烷和二羟甲基丙酸为原料，在对甲苯磺酸催化下合成了端羟基超支化聚酯，8-[4′-丙氧基（1，1-联苯）-氧]-辛酸为封端剂对超支化聚酯进行改性，采用羟值滴定确定封端率。通过红外光谱（FT-IR）和核磁共振谱(NMR)对改性前后超支化聚酯的化学结构进行了表征，并采用差示扫描量热法（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）对所合成超支化聚合物的热性能进行了研究。结果表明，封端剂的最佳用量为聚合物中羟基物质的量的1.05倍，在此条件下，超支化聚合物封端率达到92.02%；改性前后聚合物化学结构与理论结构一致，改性后聚合物玻璃化温度显著升高，且聚合物物相由无定形态转变为晶态与非晶态共存。
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  丙烯酸/全氟辛基甲基丙烯酸酯共聚物的合成及固沙应用

  苏鹏;马育红;杨万泰

  . 2011, 38(6): 44-48.

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  为了改善化学固沙剂固沙层水渗透速率低和吸水率高的缺点，本文设计合成一类新的化学固沙剂——丙烯酸（AA）与1H,1H,2H,2H-全氟辛基甲基丙烯酸酯（PFOMA）的共聚物。研究了不同单体用量比（n_AA/n_PFOMA=9/1, 8/2, 7/3, 5/5）的共聚物对聚丙烯酸（PAA）固沙剂保水性能的影响。用该共聚物溶液浸润PAA固化的沙柱，在固化的沙粒表层形成含氟共聚物的包覆层。实验结果表明，该共聚物层能显著降低PAA固化沙柱的表面能，提高固沙层的渗水速率，降低吸水率。当共聚物的单体比为n_AA/n_PFOMA=7/3时，水无法渗入沙柱；共聚物的单体比为n_AA/n_PFOMA=9/1和

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  辐照交联透明质酸凝胶性能的研究

  刘鹤;张丽叶

  . 2011, 38(6): 49-53.

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  透明质酸(HA)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝形成GMAHA衍生物，在⁶⁰Co-γ射线辐照环境下，GMAHA衍生物在水溶液中形成交联HA凝胶。流变学检测数据显示，交联HA凝胶的存储模量G′显著高于损耗模量G″，且对剪切频率的依赖性不明显，表现出了高弹性凝胶特征；交联HA凝胶在水中稳定性较好，可吸收自身质量20~50倍的水分，在分子量一定的情况下，交联HA凝胶的吸水量随着GMAHA质量分数和一定范围内辐照剂量的增加而减小；咔唑显色法检测的糖醛酸结果显示，交联HA凝胶的抗氧化性和耐酶解性较交联前有很大提高；在制备条件一定的情况下，环境pH值、温度是影响该交联HA凝胶抗氧化性、耐酶解性的主要因素。
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  石墨毡阴极电Fenton法降解水中苯甲酸的研究

  初必旺1；苗杰1；刘永康2；赵顺萍2；付尹宣1；万平玉1*

  . 2011, 38(6): 54-58.

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  采用石墨毡阴极在上、钛钌铱网状阳极在下、以60°倾斜角平行放置的电解槽以及紫外光谱分析和荧光光谱分析方法，对电Fenton法氧化降解水溶液中苯甲酸的效果、条件及机理进行了研究。结果表明，通过斜放电极增加石墨毡阴极与氧气泡的接触机会，有利于H₂O₂的生成，通过适量添加Fe²⁺并保持水溶液适当的酸性，有利于H₂O₂向·OH的原位顺利转化；电Fenton法氧化降解苯甲酸的较佳条件为：pH=3，Fe²⁺添加量25mg/L，电解电流密度3mA/cm²；在用电Fenton法彻底氧化降解苯甲酸的过程中，存在着苯甲酸转化生成对羟基苯甲酸和间羟基苯甲酸的中间步骤。
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  1,1-二苯基己基锂合成星形溶聚丁苯橡胶

  陈波;穆春雨;白玉;徐利民;赵素合;张兴英

  . 2011, 38(6): 59-64.

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  以环己烷为溶剂，1,1-二苯基乙烯(DPE)与正丁基锂(n-BuLi)反应得到1,1-二苯基己基锂（DPHL），对其产率、稳定性和引发活性进行了研究。然后以DPHL为引发剂，四氢呋喃为结构调节剂，采用负离子聚合方法合成了线形溶聚丁苯橡胶（SSBR）；最后以SnCl₄偶联制备星形SSBR。用凝胶渗透色谱仪、核磁共振对产物进行了表征，考查了端基结构、聚合反应时间和偶联剂用量对SSBR偶联效率的影响，研究了硫化胶性能。结果表明， n (DPE)/ n (n-BuLi)为1时，DPHL产率和纯度较佳，DPHL在2℃冰箱中保存时间超过30d，浓度降为初始浓度的90%以下；引发剂残基“双苯环”存在于聚合物链末端；分子量为70 × 10⁴，聚合反应时间为60min， n（Cl^-）/n（Li⁺）为1.12，偶联效率最高，端基转换为丁二烯后，偶联效率提高；与n-BuLi相比，由DPHL引发合成的星形SSBR的拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率有所提高，压缩疲劳温升降低，0℃时的tanδ更高，60℃时的tanδ更低。
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  核壳结构纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液粒子的制备及性能

  于书平;冯俊红;金鑫;朱红;汪中明;韩克飞

  . 2011, 38(6): 65-70.

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  采用种子乳液聚合法制备了低乳化剂含量的核壳结构纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液粒子，通过红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜 （TEM）、热重分析仪（TG）和水接触角仪对样品进行了表征。结果表明，核壳结构复合乳液粒子以纳米二氧化硅为核，聚丙烯酸酯为壳；复合乳液中乳化剂含量为丙烯酸酯质量的0.9%，随着纳米二氧化硅含量的增加，凝胶率增大，反应转化率降低，纳米二氧化硅大量存在于凝胶物中；核壳结构的纳米二氧化硅/聚丙烯酸酯复合乳液与水的接触角变小，复合乳液胶膜热稳性优于纯丙胶膜。
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  轻烧白云石粉料制备纳米级片状氢氧化镁

  勇昕1;李敏1;刘家祥1;饶发明2

  . 2011, 38(6): 71-75.

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  以轻烧白云石粉料和氨水为原料，采用水热法合成了纳米级氢氧化镁。通过SEM和XRD表征方法，研究了水热反应温度、表面活性剂的种类和氨水添加量对氢氧化镁晶体形貌的影响。结果表明：水热温度为180℃时晶体的生长方向发生改变，极性较弱的[001]面对应的衍射峰增强；添加阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠制得的氢氧化镁分散性较好；以弱电解质氨水做沉淀剂，随着氨水添加量的增加，氢氧化镁的颗粒大小变得更加均匀，当镁离子和氨水的物质的量比为3∶7时颗粒大小最均匀。
生物技术与环境工程
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  利用酿酒酵母R1再生废轮胎橡胶的研究

  陶子溢1;王雅琴1*;赵素合2;李元虎2

  . 2011, 38(6): 76-82.

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  通过毒性实验分析了废轮胎橡胶(GTR)主要组分对酿酒酵母（S.cerevisiae）R1生长的影响，并用乙醇解毒，减少其对S.cerevisiae R1的抑制作用。经132h再生后，30份再生GTR填充到丁苯橡胶(SBR)基体中的力学性能均好于未经S.cerevisiae R1再生的硫化橡胶，其溶胀值增加4.6%，交联密度下降，撕裂强度提高了26%。再生GTR与SBR界面接触良好，XPS测试显示C元素基本不变，S元素质量分数降低了23.86%，具有显著的脱硫效果。
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  生产L-精氨酸的脯氨酸营养缺陷型菌株的选育

  陈晓博;罗雪粤;张淑荣;张鹏*

  . 2011, 38(6): 83-86.

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  以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）BC001为出发菌株，经紫外单因子诱变、紫外与硫酸二乙酯复合诱变处理，获得一株脯氨酸营养缺陷型菌株BC3071584（D-Arg^r; Pro^-），菌株的结构类似物抗性为6 g/L，在含葡萄糖质量浓度为40 g/L的培养基中摇瓶发酵96 h，L-精氨酸产量为5.76 g/L，相比出发菌株提高了10倍。

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  复合诱变和原生质体融合选育S-腺苷甲硫氨酸酿酒酵母高产菌株

  封晓霞;王雅琴*

  . 2011, 38(6): 87-92.

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  对生产S-腺苷甲硫氨酸（SAM）的酿酒酵母（S.cerevisiae）菌株R1进行复合诱变和原生质体融合。采用酶解法获得出发菌株S.cerevisiae R1的单倍体菌株hR10，对其进行UV和DES复合诱变，筛选出了4个单倍体正突变株DR1-3、NM14、NM39和NM45。制备了单倍体正突变株的原生质体，采用热灭活和UV灭活法灭活双亲原生质体，在聚乙二醇（PEG）的诱导下进行原生质体融合，筛选得到融合子F35，其生产 SAM的产量为22.5 mg/L，与出发菌株R1（11.1 mg/L）相比，提高了103%，并且能够稳定遗传。采用正交试验优化了F35发酵生产SAM的培养基和发酵时间，优化了的培养基配方为麦芽糖100 g/L，蛋白胨10 g/L，NH₄H₂PO₄4g/L，NH₄Cl₅g/L，MgSO₄0.1g/L，KH₂PO₄6 g/L，发酵时间为72h。
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  产甘油重组大肠杆菌的构建及其耐高渗透压性能的测定

  萨娜¹;王熙¹;赵鹏¹;葛喜珍²;田平芳^1*

  

  . 2011, 38(6): 93-97.

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  克隆了酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 中的3-磷酸甘油脱氢酶和3-磷酸甘油酯酶基因，通过融合PCR构建了双基因共表达载体，将酵母细胞内应答渗透压变化的甘油合成途径引入大肠杆菌（Escherichia coli）。以葡萄糖为底物对重组大肠杆菌进行摇瓶发酵培养，该重组菌的甘油产量为1g/L。渗透压胁迫测试证明该重组菌的耐渗透压性能较出发菌株有明显提高。
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  脂肪酶粉催化酯化合成三羟甲基丙烷酯

  王娟;陈必强;谭天伟*

  . 2011, 38(6): 98-103.

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  以辛酸、癸酸和三羟甲基丙烷作为反应底物，利用 Candida sp. 99-125脂肪酶粉催化反应，研究了反应条件对酶法合成三羟甲基丙烷三辛癸酸酯的影响，并在实验中找到一种可以提高酶粉稳定性的添加剂β-环糊精。结果表明，加入0.01 mol三羟甲基丙烷(TMP) (1.34g)，n_{三羟甲基丙烷}/n _{(癸酸+辛酸)}=1∶4，其中n_癸酸∶n_辛酸=1∶1，添加水的质量分数为0.05%(以底物总质量为基准)、脂肪酶粉的质量分数为12%(以底物总质量为基准)、β-环糊精的质量为酶粉质量的1.5倍，40 ℃下在恒温摇床中，振荡反应130 h，转速130r/min。在此条件下，反应产物三羟甲基丙烷三辛癸酸酯(三羟基酯)的质量分数可达到80% 左右，酸与酯分离后收率可达96%；连续使用6批添加了 β-环糊精的脂肪酶粉，三羟基酯的质量分数可保持在60%以上，与固定化酶的使用寿命相当。
机电工程和信息科学
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  槽栅结构SiC材料IGBT的仿真及优化分析

  李俊楠;战可涛*

  . 2011, 38(6): 104-108.

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  运用半导体物理理论和功率器件模拟软件（SILVACO-TCAD），研究了新型宽禁带材料SiC槽栅结构IGBT功率半导体器件的电学特性，模拟了不同厚度和掺杂浓度漂移层和缓冲层的IGBT器件的阈值电压、开关特性和导通特性曲线，并分析了漂移层和缓冲层厚度及掺杂浓度对电学特性的影响。结果表明，当SiC-IGBT功率器件漂移层和缓冲层厚度分别为65 μm和2.5 μm，掺杂浓度分别为1×10¹⁵和5×10¹⁵cm^-3时，得到击穿电压为3400 V，阈值电压为8 V。
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  基于元胞自动机带有干预机制的传染病模型

  关超¹;彭云²;袁文燕²*

  . 2011, 38(6): 109-113.

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  在经典SEIR模型的基础上，提出了基于元胞自动机带有干预机制的传染病模型，模拟了在医疗干预下传染病的传播过程，动态刻画了不同时间段疾病的爆发情况，体现了传染病区域性传播的特性以及流动性传染的特点。不同传染病各自传播的特征如周期性传播、消退型传播、爆发等，均能在模拟中体现出来，符合传染病传播的规律。仿真结果表明医疗干预和疫苗等医疗措施对传染病传播起到一定的抑制作用，量化了医疗干预的效果，为采取合理的预防及干预手段提供了量化依据。
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  基于虚拟仪器技术的过程实时数据管理系统研究

  周峰;王建林^*;于涛;赵利强

  . 2011, 38(6): 114-119.

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  针对流程工业过程实时数据的高效管理问题，提出了一种基于虚拟仪器技术的过程实时数据管理系统设计方法，给出了系统的体系结构；构建了一种基于Hash二叉树的改进型数据查询和索引结构，该结构提高了实时数据访问和索引的效率。通过基于ADO.NET的接口程序和数据压缩模块实现了对历史数据的管理。实验测试表明，该系统在处理实时数据方面具有高度的稳定性和可靠性。
管理与数理科学
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  基于最小信息熵-最大增值熵的投资组合优化模型

  . 2011, 38(6): 120-124.

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  针对Markowitz的均值-方差模型的缺陷，用信息熵代替方差度量风险，用反映资金的增值速度的增值熵代替均值，提出了一种新型投资组合模型——最小信息熵-最大增值熵模型，并通过多目标决策方法中的模糊集理论对模型进行求解。同时，给出了通过引入权重系数，将原模型转化为了具有单一目标函数的求解方法。最后通过上海证券交易所的实际数据验证了模型的可行性和有效性。
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  关于平面直线构形的 φ₃ 不变量

  张娟;郭玲;姜广峰^*

  . 2011, 38(6): 125-129.

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  给出了超平面构形的φ₃不变量的一个算法，并在计算机上进行了实现。对不多于6条直线的构形进行了φ₃分类，得到了一些特殊直线构形的φ₃不变量的计算公式。
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  非线性多组分色谱模型数值算法研究

  刘东梅;黄晋阳^*

  . 2011, 38(6): 130-134.

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  构造了一种适合求解非线性多组分色谱模型的变步长迎风算法，空间网格分布基于解的关于空间变量的一阶导数大小和二阶导数大小的适当组合。对双组分非线性色谱的数学模型用所构造的算法进行了数值计算，并与等步长迎风格式的相应计算结果进行了比较，计算结果表明本文构造的变步长算法能够更好的模拟非线性色谱模型。
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  基于谱风险度量的风险谱函数的研究

  吕世超；田凯；杨永愉^*

  . 2011, 38(6): 135-140.

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  提出双曲型风险谱函数并得到了双曲型谱风险度量的估计量、后验检验和投资组合优化模型。实证分析表明，单个资产的双曲型谱风险度量值受置信水平和风险厌恶因子的影响，以双曲型谱风险度量为目标函数的投资组合的优化配置受风险厌恶因子和期望收益率的影响。