随着有机合成材料的出现,使人类摆脱了只能依靠天然材料的历史,而高压已被证明是一种用于合成功能性材料的有效工具,它可以使原子倾向于与其它原子接触而成键,从而形成更为饱和的结构。实验和理论研究已经表明:许多有机物在高压的作用下会被转化为不同于常压性质的晶体、固体、聚合体等形态的化合物。本文围绕二甲苯在高压条件下的性质,通过金刚石对顶砧(DAC),运用原位拉曼(Raman)光谱、红外吸收(IR)光谱、X射线衍射(XRD)光谱、质谱等实验手段和理论计算手段相结合的方法,系统研究了对二甲苯的三种同分异构在高压下的结晶、相变、聚合等特性。并且对三种同分异构体和其它有机物在高压下的性质进行了对比和分析。第一章,首先介绍了高压物理学、高压技术及其在物质材料高压性质方面取得的突破。此外,对有机材料的高压研究进展和二甲苯性质做了简单的介绍。最后,概括了本论文研究的选题背景和意义。第二章,介绍了高压研究中所采用的实验装置和实验方法,包括DAC、原位高压IR光谱,高压Raman光谱、高压XRD光谱、质谱等。第三章,利用光学显微镜观察到初始为液态的对二甲苯样品在?0.1GPa时形成了晶体,Raman光谱和IR光谱在高压条件下的变化,也证实了其高压结晶的特性。在0.84 GPa的XRD图谱证实结晶后的对二甲苯为Cc(9)空间群的单斜结构。当压强继续增大至?13 GPa时,对二甲苯发生了另一个结晶相变,产生的晶体结构为C2(5)空间群的另一单斜结构。最后,通过对卸压后样品的液相色谱-质谱(HPLC-MS)分析证实:二甲苯在高压下的相变为聚合相变,聚合产物主要是对二甲苯的三聚体和四聚体的混合物。第四章,研究了邻二甲苯在高压条件下的相变情况。通过高压原位IR和Raman研究了邻二甲苯在常温高压下的结晶,相变及聚合,研究的最高压力为32.1 GPa。初始液态的邻二甲苯在?0.4 GPa时发生了结晶。在压力升高的过程中,IR光谱和Raman光谱发生了变化,包括:峰的劈裂、消失、宽化及新峰的出现。通过对IR光谱和Raman光谱的分析研究,发现邻二甲苯在加压的过程中发生了其它四个固体?固体的相变,相变的压力分别为1.4、3.9、12.3和16.8 GPa。当邻二甲苯样品从?26 GPa卸压到常压时,发现样品的高压相在常压下是可持续保存。通过质谱分析,表明卸压后的样品是邻二甲苯的聚合物。因此,我们得出,邻二甲苯在16.8 GPa时发生的相变是聚合。第五章,对间二甲苯在高压条件结晶及聚合进行了研究。显微镜所观察到的现象、红外光谱的变化,以及晶胞振动模式的出现表明间二甲苯在0.7 GPa时发生了结晶的变化,并且结晶后的间二甲苯是C2(5)单斜的空间群结构。在6.4和18.3 GPa压力下的红外,拉曼光谱及XRD的变化揭示了间二甲苯在高压下的另外两个晶体相变。此外,在高于18.3 GPa的相变是不可逆的。质谱实验的结果表明卸压后的间二甲苯样品中主要是其三聚和四聚体的聚合混合物。第六章,通过对二甲苯三种异构体高压下相变的对比和分析,得出甲基位置的不同,对分子结构稳定性产生了影响,因此它们在高压下的相变压力和相变个数存在差异。这为不同结构二甲苯混合物的有效分离提供了新的思路,填补了二甲苯高压研究的空白。通过对二甲苯及其它有机物高压结晶和聚合等性质的对比、分析和讨论,打开了有机物高压性质研究的规律。同时,对C、H有机物在高压下的相变研究,提供了重要的实验方法和理论基础。第七章,对研究内容进行了总结和展望。