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

1、某些特定系統(tǒng)在遠離平衡狀態(tài)的條件下，經(jīng)非線性過程作用后形成了各類時間和空間有序的結(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的，例如花朵、樹葉的形狀，蝴蝶的翅膀、動物的毛發(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，對化學(xué)振蕩理論的研究和實際應(yīng)用領(lǐng)域的探

2、索有力地推動了非線性動力學(xué)的發(fā)展。
　　本文設(shè)計了一種新型的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)計對模擬生命體內(nèi)的生化振蕩具有重要的意義。此外，利用化學(xué)振蕩器來定量或定性分析測定物質(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，并對非線性化學(xué)動力學(xué)的發(fā)展過程進行了簡單描述，包括發(fā)生條件、產(chǎn)生機理和研究進展等。
　　第二章設(shè)計了一種新型的B-R化學(xué)振蕩器:H2

4、SO4-[Ni(TIM)](ClO4)2-KIO3-草酰乙酸-H2O2，按照文獻報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、元素分析等方法對其進行結(jié)構(gòu)和性質(zhì)表征。通過控制變量法考察振蕩初始組分濃度和溫度對體系振蕩行為的影響，根據(jù)相關(guān)文獻和機理模型提出了可能的反應(yīng)機理。并采用三電極方法實時監(jiān)測鉑電極電勢和碘離子

5、電極電勢變化，考察碘離子電極電勢與碘離子濃度的對應(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)定量分析測定了酚類抗氧化物質(zhì)綠原酸，按照文獻報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、元素分析等方法對其進行結(jié)構(gòu)和性質(zhì)表征。向該振蕩器中加入微量的綠原酸

6、待測式樣溶液，體系便呈現(xiàn)出擾動現(xiàn)象。為了方便探究綠原酸的擾動效果，我們設(shè)定一個測定參數(shù)即抑制時間(tin)，根據(jù)加入不同濃度的綠原酸待測式樣溶液對測定參數(shù)抑制時間(tin)的影響，建立相應(yīng)的工作曲線來實現(xiàn)對酚類抗氧化劑綠原酸的定量分析測定。研究發(fā)現(xiàn)，當綠原酸濃度在3.0×10-7-6.0×10-6 mol/L范圍內(nèi)時，抑制時間(tin)與綠原酸濃度呈一次線性關(guān)系;當綠原酸濃度在6.0×10-6-3.0×10-5 mol/L范圍內(nèi)時，抑制

7、時間(tin)與綠原酸濃度呈二次線性關(guān)系。同時，我們也考察可能會干擾綠原酸定量分析測定的影響因素，探索測定綠原酸的最優(yōu)濃度條件，并根據(jù)循環(huán)伏安實驗和FCA模型提出了可能的反應(yīng)機理。
　　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-酮戊二酸待測式樣溶液，體系將分別便呈現(xiàn)出顯著不同的擾動效果，根據(jù)α