反应-扩散斑图反应器*

本文综述了在反应-扩散斑图研究中反应器的进展情况。直到20世纪80年代,人们主要在培养皿中研究封闭体系的化学波。为了研究体系在远离平衡态条件下的复杂时空动力学行为,近二十年来人们设计出许多新颖的空间开放反应器(continuously fed unstirred reactor,CFUR)如单边进料反应器(one side fed reactor,OSFR)、双边进料反应器、圆盘形凝胶、圆环形凝胶反应器以及Couette反应器等。反应介质主要为各种凝胶、微孔膜、离子交换树脂以及中孔玻璃。空间开放反应器的设计和发展极大地促进了化学斑图动力学的发展。同时讨论了反应-扩散斑图反应器结构设计遇到的困难如气泡和三维效应,并且对反应器设计与斑图研究未来发展方向进行了探讨。     

闭系中硫(-II)氧化的非线性动力学一般特征

硫元素可出现有一2‘0‘＋2‘＋4、＋6等多个价态．－2价的硫化合物在氧化过程中涉及价态变化较多,反应机理十分复杂,有些中间体难于分离和检定．但在硫化学非线性动力学研究中使用不同的氧化剂（H20。、C10。一、Bio。一和104一等）发现了一些基本的共同特怔,应与S（－11）化合物氧化反应中许多复杂现象［‘］（振荡、双节律、混饨和反应扩散波等）有密切关系,本文就封闭体系中硫化学非线性机理特征进行探讨和研究．1封闭体系中反应动力学特征根据实验和文献,在硫化合物的氧化动力学曲线中Pt电位、pH及其一些氧化剂中间物的浓度（…     

CSTR中Ferroin催化BZ反应中的倍周期振荡和混沌

Ferroin催化的BZ反应是化学时空斑图研究中最常用的反应体系, 研究该体系时发现了简单倍周期、混合模式倍周期振荡、混沌以及低流速下溴离子选择电极的混合模式振荡, 并用Györgyi和Field两环偶合的BZ反应模型进行数值模拟解释. 该研究为用于光学测定的时空斑图研究提供了从简单振荡到各种复杂振荡的反应介质, 也表明BZ反应复杂振荡与混沌研究可扩展到不同催化剂催化的溴酸盐驱动的非线性反应体系.     

硫化物在铂电极上电氧化时空动力学的模型模拟和分析(英文)

根据铂电极上硫化物电催化氧化的反应机理,本文提取动力学模型并利用数值模拟研究了N型负微分阻抗(N-NDR)振荡区域的电极表面时空反应动力学.在均相体系模拟中观察到电流简单振荡和复杂振荡,其来源于双电层电势自催化与传质限制和毒化物种吸附负反馈的相互耦合.为了更接近于真实体系,在模型中考虑了平行和垂直于电极表面两个方向的传质过程.模拟结果发现了与实验现象具有相同演化行为的复杂斑图,如行波和闪烁波;同时在传质耦合体系模拟中观察到双电层电势双臂螺旋波.本研究工作促进对电化学体系时空斑图的理解和预测.     

电化学时空斑图

时空斑图广泛存在于反应-输运非平衡态体系,近年来电化学体系中时空斑图的形成开始受到广泛关注.从行波到Turing稳态结构在电化学体系都有发现和研究,这大大促进了电化学动力学的理论发展.理论模型已由最初的反应-扩散模型逐渐演化和完善成为电化学反应-电迁移模型,促使实验与理论研究的进一步开展.随着时空识别电化学技术的应用,...     

光敏性BZ反应的时空动力学

作为研究非线性时空动力学最理想的化学反应体系之一,三联(2,2'-联吡啶)钌(Ⅱ)(Ru(bpy)₃²⁺)为催化剂的Belousov-Zhabotinsky (BZ)振荡反应具有独特的光敏特性并能呈现丰富的时空动力学行为。研究光控BZ反应有助于我们对一系列物理、化学和生命体系中复杂动力学现象的理解。本文综述了不同实验条件下光效应对钌催化BZ反应均相复杂振荡和空间反应扩散化学波的影响, 以及光响应BZ反应与软物质耦合体系的复杂动力学行为,在此基础上介绍光抑制和光诱导反应机理和模型。对光控BZ反应体系存在的问题和发展方向进行了探讨。     

耦合反应扩散体系中分布式延迟对图灵斑图的影响

在许多信息传递系统中都存在延迟现象,相关研究表明,耦合振子系统中的延迟作用能导致振死、多节律混沌、空间斑图和波等现象,其中多数现象已经得到的实验验证．图灵斑图与生物成型素具有潜在的联系,使其在理论和实验方面得到了多方面的研究．Barrio等发现图灵体系间的耦合作用可以得到与生物界相似的复杂斑图．Yang等也在耦合体系中发现了一系列新型图灵斑图．     

悬浮床加氢裂化水溶性催化剂的筛选与表征

催化加氢作用, 当金属组分A和组分B浓度分别为 15 μg/g ～ 25 μg/g 和 1100 μg/g～1300 μg/g时催化剂具有较好的催化加氢活性。两元水溶性催化剂硫化后的XPS、XRD和TEM分析结果表明：活性组分经硫化反应后生成了金属硫化物,但组分A硫化率不足50％;组分B易硫化结晶,其晶粒成为组分A的硫化物晶粒或颗粒分散的“载体”,使组分A的硫化物具有较高的分散度,提高了催化剂的加氢活性;A-B双金属水溶性催化剂经硫化反应后所形成的颗粒尺寸在100 nm左右,说明两元金属催化剂在硫化结晶过程中确实存在相互分散和抑制晶粒增长的作用。     

pH探针在亚氯酸盐-硫代硫酸钠非线性反应体系研究 中的应用

当pH探针应用于ClO2^--S2O3^2-非线性反应体系动力学研究时,发现了封闭体系的pH准振荡和CSTR中的pH稳态振荡现象,在CSTR中振荡的pH与铂电位同相位,且与闭系中小峰性质相同,反应机理包括氯氧化合物自身反应,氯氧化合物-硫化合物反应,硫-硫反应。以硫价态变化驱使的动力学模型模拟出闭系准振荡和CSTR中pH稳态振荡。该模型也为解释反应-扩散体系中的pH前沿波提供模型机理。     

金属氧化物脱硫/固硫反应动力学中的补偿效应

讨论了氧化锌中温脱硫、氧化钙高温固硫的补偿效应。实验发现,脱除硫化氢 和二氧化硫在反应过程中均先后在动力学控制区和粒子扩散控制区进行。改变非硫 气氛或添加催化组分,所得热重数据均可有效粒子模型处理。lnk_0-E_a及lnD_0- E_D呈线性关系。给出了补偿效应的理论解释。指出晶粒表面及内部缺陷等的随机 指数分布是出现该效应的主要原因。计算了两反应体系的等动力学温度。讨论了高 于和低于该温度时,反应活性与活化能不同的变化规律。并对粒子扩散化学反应性 质进行了探讨。     

单种群杆菌生长反应扩散型动力学方程的数值模拟研究

本文以细胞生物学理论为基础，细菌细胞发育周期形态和群体细菌分裂相数量的变化为依据，针对单种群杆菌生长问题，应用非线性系统动力学方法，建立了其状态演化的反应扩散型动力学方程，并对该体系的行波解进行数值模拟研究和相应的奇异变形杆菌波动过程中活菌数的实验观察，以完善生物波理论做了有益的探索。     

线形高分子共混熔体的平衡态性质

采用分子动力学模拟的方法研究了长短链二元线形高分子共混熔体在平衡态下的结构、动力学性质以及黏度.结果表明:共混对组分的结构性质没有影响,共混体系中2组分各自的均方回转半径以及均方末端距均与单分散体系中相同;共混显著地影响动力学性质,即长链在共混体系中的扩散和松弛会加快,相反,短链的扩散和松弛则会变慢;另外,该共混体系的黏度符合简单的线性叠加.     

非等温单分子化学反应体系中温度场的时空对称破缺及温度波

从线性稳定性分析和计算机数值模拟两个方面研究了小尺度空间展布、伴有扩散和热传导的Lindemann单分子化学反应体系的温度场时空对称破缺. 研究结果表明, 在一定参数值和固定边界条件下, 反应体系经由时间-空间对称破缺分支能够产生温度波.     

钛酸锌脱硫剂硫化过程的动力学分析

利用固定床反应器对钛酸锌高温煤气脱硫剂硫化过程的动力学进行了研究，考察了硫化反应温度、H2S体积分数对脱硫反应过程的影响。结果表明，脱硫剂具有良好的脱硫反应活性，在400 ℃～600 ℃，脱硫剂的硫化反应速率随着硫化反应温度的升高、反应器入口H2S 体积分数的增大而增大。在实验数据的基础上，利用等效粒子模型对其反应动力学进行了分析，发现该脱硫剂的硫化反应主要受固体内扩散控制，固体内扩散活化能为 61.4 kJ/mol，相应的频率因子为 4.4×105 m2/min。硫化反应后脱硫剂比表面积、孔体积显著减小，脱硫剂表面有颗粒聚集物存在，进一步验证了该脱硫剂的硫化反应主要是通过产物层的体相扩散控制的。     

叶酸辅酶参与的一碳单元转移反应*

本文介绍了四氢叶酸的分子结构和一碳单元转移反应的生物学功能,从实验和理论两个方面讨论了一碳单元转移反应的研究现状及存在的主要问题,并展望了用量子化学及分子力学方法对该类反应进行进一步理论研究的前景.     

理想完全互溶双液系相图的数学解析

理想完全互溶双液系是两个组分都严格遵守Raoult定律的体系，从数学角度看，其平面相图有着确定的函数关系。本文以Clausius-Clapeyron方程为基础，推导了该类理想体系的p-x、T-x及p-T相图的函数解析式。     

O2/CO2气氛下木醋调质石灰石直接硫化反应动力学研究

采用热分析法研究了O₂/CO₂气氛下石灰石及木醋调质石灰石的直接硫化反应过程。结果表明,在实验温度1 023~1 173 K,经木醋废液调质的石灰石直接硫化钙转化率显著提高。在1 173 K时,木醋调质石灰石直接硫化反应50 min后钙转化率可达89.55%。木醋调质石灰石的主要成分为水合醋酸钙,调质使石灰石的结构更为疏松,有利于硫化反应的进行。采用缩核模型对反应过程进行了表征,得到石灰石及木醋调质石灰石直接硫化反应速率常数k_s和扩散系数D_eff的Arrhenius表达式。动力学计算结果表明,相比于石灰石,扩散对木醋调质石灰石直接硫化反应过程的影响较小,说明木醋调质石灰石直接硫化反应性能显著提升的原因为硫化反应扩散阻力的减小。     

柠檬酸镧的合成及其对SBR橡胶硫化性能的影响

以氯化镧和柠檬酸为原料,合成柠檬酸镧,探究反应条件对柠檬酸镧产率的影响,得到反应体系p H值4~5之间,柠檬酸与氯化镧的摩尔比1.2∶1,反应体系温度50℃为较优的反应条件。并将合成的柠檬酸镧添加到SBR混炼胶中,研究其对混炼胶的硫化特性和硫化胶物理机械性能的影响;结果表明,添加2.5%的柠檬酸镧可使混炼胶的硫化速率t90达到943 s,比未添加柠檬酸镧的快了31 s,当添加量为7.5%时硫化胶的物理机械性能达到最佳,比未添加相比提高了将近50%。通过红外光谱表征产物结构,并采用硫化仪、万能试验机对混炼胶进行硫化性能及物理机械性能测试,研究结果表明,柠檬酸镧可提高混炼胶的硫化性能、硫化胶物理机械性能及抗硫化还原性。因此,柠檬酸镧可以作为SBR橡胶硫化剂的一种补充。     

CSTR中H2O2-KSCN-CuSO4非线性反应体系的研究

非统性化学反应现象（包括化学振荡、化学波和化学混饨等）的研究近二十年来进展较快，BZ反应＊、NADH氧化的生化反应＊及卤类化合物主导的其它反应体系［’－’］的混饨、双节律等复杂非线性现象不断被发现并得到不同程度的确证．无卤无机反应体系的复杂非线性现象未见报导，我们选择H202－KSCN－CllS04－N。OH无卤体系K7］进行探索，此反应在连续搅拌反应器（CSTR）和封闭反应器（batch）皆有振荡现象，在体系中加入鲁米诺（11J．－－－－n由产生发光振荡现象问，我们对这个反应体系的进一步研究发现复杂振荡（包括非周期过程）…     

低热固相反应的反应机理研究(Ⅰ)——冷融熔机理和冷溶熔机理的模型

本文提出了低热固相反应的冷融熔机理和冷溶熔机理,其中冷融熔机理主要针对于不含结晶水的反应体系,冷溶熔机理主要针对于含结晶水的反应体系,并对低热固相反应动力学提出冷融熔/冷溶熔、扩散、反应、成核、生长的五步机理。两种机理都避开了分子在固相晶格中的扩散,从而对低热固相反应的扩散问题进行了有效的解释,并给出了低热固相反应的热力学和动力学判据。