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四氮杂大环四烯镍（Ⅱ）配合物催化的新型B-Z振荡反应

作　者: 卢明英
导　师: 胡刚
学　校: 安徽大学
专　业: 分析化学
关键词: B-Z振荡反应苹果酸柠檬酸杂大环配合物
分类号: O627.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

化学振荡反应是典型的非线性、非平衡化学现象,是化学反应中的某些中间体随着时间或者空间而周期性变化的体系。经典的化学振荡反应体系(Ce4+、Mn2+、[Fe(phen)3]2+或[Ru(bipy)3]2+催化的振荡)和四氮杂大环配合物为催化剂的振荡反应体系都引起了广大科学工作者的广泛兴趣。目前,对化学振荡反应的研究主要体现在新型振荡器的设计、机理的研究、化学振荡的实际应用等方面。本文介绍了化学振荡的绪论、催化剂的合成具体步骤、两种新型振荡器的研究。具体体现在以下四个方面：一.化学振荡的绪论介绍了化学振荡的动力学和热力学上的研究进展,还介绍了化学振荡的六个分类以及化学振荡发生的三个必须条件,最后具体说明了化学振荡在各个领域的应用和化学振荡的意义。二.催化剂的合成步骤及其结构表征按照文献方法合成四氮杂大环四烯镍(Ⅱ)的配合物([Ni(TIM)](ClO4)2),并对其进行了结构表征。由元素分析、红外光谱和紫外-可见吸收光谱图可知,合成出来的物质为所需要的目标物质[Ni(TIM)](ClO4)2,它具有高度对称的结构,分子中含有两个N=C-C=N共轭双键。三.四氮杂大环镍(Ⅱ)配合物催化的苹果酸为有机底物的新型B-Z振荡反应本文报道了新的振荡体系NaBrO3-Malic acid-H2SO4-[Ni(TIM)](ClO4)2,其中的TIM是2,3,9,10-四甲基-1,4,8,11-四氮杂环十四-1,3,8,10-四烯。配合物[Ni(TIM)](ClO4)2作为这个振荡反应的催化剂,其中的大环配合物中含有两个N=C-C=N结构。通过研究发现振荡周期(tp)是与DL-苹果酸和硫酸的浓度有关,但是和溴酸根的浓度无关。因此,振荡周期(tp)可以表达为：tp(s)∞[NaBr03]00[H2S04]0-1.23 [Malic acid]0-0.29。实验的结果表明Br-的浓度是振荡反应过程的总开关,与此同时说明了自由基和HBrO2参与了振荡反应。最后提出了振荡反应的FKN机理。四.四氮杂大环镍(Ⅱ)配合物催化的新型B-Z振荡反应报道了一种以四氮杂大环四烯镍(Ⅱ)配合物[Ni(TIM)](C104)2为催化剂,柠檬酸为有机底物的硫酸环境的新型的B-Z振荡反应体系。讨论了不同浓度的溴酸钠、硫酸、柠檬酸对振荡周期(tp)、振幅(A)、振荡次数(n)的影响,发现振荡周期tp与溴酸钠、硫酸、柠檬酸的浓度有关,关系表达式：tp(s)∞[NaBrO3]0-2.003 [H2SO4]0-2.881 [Citric acid]0-3.16。研究了各种还原剂、自由基抑制剂、Ag+、Hg2+对该振荡反应的不同程度的影响。最后提出了该反应的反应机理。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-38
  1.1 引言  9-12
  1.2 化学振荡反应的研究概况  12-17
    1.2.1 化学振荡反应的历史背景  12-14
    1.2.2 化学振荡反应的研究现状  14-16
    1.2.3 化学振荡反应的展望  16-17
  1.3 化学振荡反应的分析  17-18
    1.3.1 化学振荡反应的热力学分析  17-18
    1.3.2 化学振荡反应的动力学分析  18
  1.4 化学振荡体系的分类  18-23
    1.4.1 B-Z振荡反应体系  18-20
    1.4.2 B-L振荡反应体系  20-21
    1.4.3 B-R振荡反应体系  21
    1.4.4 Cu(Ⅱ)组分的振荡反应体系  21
    1.4.5 过氧化物酶-氧化物酶生物体系  21-22
    1.4.6 液膜振荡体系  22-23
  1.5 化学振荡反应发生的条件  23-24
    1.5.1 体系中必须具有双稳态  23-24
    1.5.2 体系必须远离平衡态  24
    1.5.3 体系中必须有反馈存在  24
  1.6 化学振荡体系的应用  24-26
    1.6.1 在分析化学领域的应用  25
    1.6.2 在生物领域的应用  25-26
    1.6.3 在医药领域的应用  26
    1.6.4 在环境领域的应用  26
  1.7 本论文的研究意义  26-29
  参考文献  29-38
第二章催化剂的合成及结构表征  38-46
  2.1 引言  38
  2.2 四氮杂大环四烯镍(Ⅱ)的高氯酸盐的合成及其结构表征  38-44
    2.2.1 实验试剂与仪器  38-40
    2.2.2 四氮杂大环四烯镍(Ⅱ)的高氯酸盐的合成步骤  40-42
    2.2.3 四氮杂大环四烯镍(Ⅱ)配合物的结构表征  42-44
      2.2.3.1 [Ni(TIM)](ZnCl_4)_2的结构表征  42
      2.2.3.2 [Ni(TIM)](ClO_4)_2的结构表征  42-44
  参考文献  44-46
第三章四氮杂大环镍(Ⅱ)配合物[Ni(TIM)](ClO_4)_2催化的苹果酸为有机底物的新型B-Z振荡反应  46-66
  3.1 引言  46-47
  3.2 实验试剂与实验仪器  47-49
    3.2.1 实验试剂  47-48
    3.2.2 实验仪器  48-49
  3.3 实验过程与讨论  49-60
    3.3.1 化学振荡现象的分析  49-51
    3.3.2 化学振荡影响因素的讨论  51-60
      3.3.2.1 苹果酸浓度对化学振荡现象的影响  51-53
      3.3.2.2 溴酸钠浓度对化学振荡现象的影响  53-55
      3.3.2.3 硫酸浓度对化学振荡现象的影响  55-57
      3.3.2.4 温度对化学振荡现象的影响  57-60
      3.3.2.5 不同添加物对化学振荡现象的影响  60
  3.4 化学振荡的可能机理  60
  3.5 本章总结  60-61
  参考文献  61-66
第四章四氮杂大环镍(Ⅱ)配合物[Ni(TIM)](ClO_4)_2催化的新型B-Z振荡反应  66-82
  4.1 引言  66-67
  4.2 实验部分  67
  4.3 结果与讨论  67-76
    4.3.1 振荡现象  67-70
    4.3.2 影响振荡反应的因素  70-76
      4.3.2.1 浓度对振荡反应行为的影响  70-74
      4.3.2.2 温度对振荡的影响  74-76
      4.3.2.3 不同添加物对振荡的影响  76
  4.4 可能的机理  76-77
  4.5 结论  77
  参考文献  77-82
致谢  82-83
硕士期间发表的论文  83

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