新型Briggs-Rauscher 化學(xué)振蕩器的設(shè)計(jì)及其在分析測(cè)定中的應(yīng)用研究.pdf

1、某些特定系統(tǒng)在遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的條件下，經(jīng)非線性過(guò)程作用后形成了各類時(shí)間和空間有序的結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生了化學(xué)振蕩、化學(xué)混沌、化學(xué)波和斑圖等非線性化學(xué)現(xiàn)象。非線性現(xiàn)象在我們的日常生活中是非常常見(jiàn)的，例如花朵、樹葉的形狀，蝴蝶的翅膀、動(dòng)物的毛發(fā)上的圖案，天空中云朵所呈現(xiàn)出鯪狀或條狀，生命體中氨基酸序列等等。化學(xué)振蕩與物理學(xué)、生命科學(xué)等眾多學(xué)科之間的相互交叉使得它成為了目前研究最多最熱的非線性化學(xué)體系之一，因此，對(duì)化學(xué)振蕩理論的研究和實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的探

2、索有力地推動(dòng)了非線性動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。
　　本文設(shè)計(jì)了一種新型的B-R化學(xué)振蕩器:H2SO4-[Ni(TIM)](ClO4)2-KIO3-草酰乙酸-H2O2，并利用B-R化學(xué)振蕩器(H2SO4-[NiL](ClO4)2-KIO3-丙二酸-H2O2）分別定量分析測(cè)定了抗氧化劑和定性區(qū)分鑒別了同分異構(gòu)體。新型的化學(xué)振蕩器是以四氮雜大環(huán)四烯鎳配合物[Ni(TIM)](ClO4)2為催化劑、以草酰乙酸為有機(jī)底物的，該配合物結(jié)構(gòu)與生命體內(nèi)金屬酶

3、的卟啉環(huán)結(jié)構(gòu)極其相似，而草酰乙酸又是人體內(nèi)三羧酸循環(huán)的重要中間產(chǎn)物之一，所以，新型化學(xué)振蕩器的設(shè)計(jì)對(duì)模擬生命體內(nèi)的生化振蕩具有重要的意義。此外，利用化學(xué)振蕩器來(lái)定量或定性分析測(cè)定物質(zhì)的方法也拓展了化學(xué)振蕩體系在分析領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　第一章綜述部分提出了非線性化學(xué)概念、介紹了典型的非線性化學(xué)現(xiàn)象，并對(duì)非線性化學(xué)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)單描述，包括發(fā)生條件、產(chǎn)生機(jī)理和研究進(jìn)展等。
　　第二章設(shè)計(jì)了一種新型的B-R化學(xué)振蕩器:H2

4、SO4-[Ni(TIM)](ClO4)2-KIO3-草酰乙酸-H2O2，按照文獻(xiàn)報(bào)道的方法合成催化劑[Ni(TIM)](ClO4)2，其中配體TIM為2，3，9，10-四甲基-1，4，8，11-四氮雜環(huán)-1，3，8，10-四烯，并利用傅里葉紅外光譜IR、元素分析等方法對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性質(zhì)表征。通過(guò)控制變量法考察振蕩初始組分濃度和溫度對(duì)體系振蕩行為的影響，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和機(jī)理模型提出了可能的反應(yīng)機(jī)理。并采用三電極方法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉑電極電勢(shì)和碘離子

5、電極電勢(shì)變化，考察碘離子電極電勢(shì)與碘離子濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　第三章利用B-R化學(xué)振蕩器(H2SO4-[NiL](ClO4)2-KIO3-丙二酸-H2O2)定量分析測(cè)定了酚類抗氧化物質(zhì)綠原酸，按照文獻(xiàn)報(bào)道的方法合成催化劑[NiL](ClO4)2，其中配體L為5，7，7，12，14，14-六甲基-1，4，8，11，-四氮雜環(huán)-4，11-二烯，并利用傅里葉紅外光譜IR、元素分析等方法對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性質(zhì)表征。向該振蕩器中加入微量的綠原酸

6、待測(cè)式樣溶液，體系便呈現(xiàn)出擾動(dòng)現(xiàn)象。為了方便探究綠原酸的擾動(dòng)效果，我們?cè)O(shè)定一個(gè)測(cè)定參數(shù)即抑制時(shí)間(tin)，根據(jù)加入不同濃度的綠原酸待測(cè)式樣溶液對(duì)測(cè)定參數(shù)抑制時(shí)間(tin)的影響，建立相應(yīng)的工作曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)酚類抗氧化劑綠原酸的定量分析測(cè)定。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)綠原酸濃度在3.0×10-7-6.0×10-6 mol/L范圍內(nèi)時(shí)，抑制時(shí)間(tin)與綠原酸濃度呈一次線性關(guān)系;當(dāng)綠原酸濃度在6.0×10-6-3.0×10-5 mol/L范圍內(nèi)時(shí)，抑制

7、時(shí)間(tin)與綠原酸濃度呈二次線性關(guān)系。同時(shí)，我們也考察可能會(huì)干擾綠原酸定量分析測(cè)定的影響因素，探索測(cè)定綠原酸的最優(yōu)濃度條件，并根據(jù)循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)和FCA模型提出了可能的反應(yīng)機(jī)理。
　　第四章利用B-R化學(xué)振蕩器(H2SO4-[NiL](ClO4)2-KIO3-丙二酸-H2O2)定性區(qū)分鑒別了同分異構(gòu)體α-酮戊二酸和β-酮戊二酸。向該振蕩器中分別加入等量的α-和β-酮戊二酸待測(cè)式樣溶液，體系將分別便呈現(xiàn)出顯著不同的擾動(dòng)效果，根據(jù)α