外控恒电流对BZ电化学反应体系动力学行为的影响

在使用探头对BZ反应体系进行观测时,原来纯粹的BZ反应系变成了由两个子系通过扩散过程耦合成的一类特殊电化学体系,所用的探头能否如实反映该体系的真实振荡行为值得探讨。本文基于FKN机理及Oregonator模型,分别对Pt电极BZ反应体系建立了动力学模型,讨论了两子系出现极限环振荡的动力学行为不一致性及外控电极电流的影响。     

高碘酸盐-亚硫酸盐反应体系的复杂动力学

研究了KIO4-Na2SO3-H2SO4 反应体系的复杂动力学，在酸性条件下（pH<3），发现碘电位、Pt电极电位和pH在封闭体系中显示单峰振荡以及半封闭体系和开放体系中的振荡现象.振荡现象受[Na2SO3]0/[KIO4]0比值以及体系的酸度影响.实验结果表明该体系可能为I2生成和I2消耗所驱动的振荡反应；所拟的反应机理解释了体系所显示的复杂动力学现象.     

高碘酸盐-硫脲-硫酸反应体系的非线性动力学

研究了KIO4 SC(NH2)2 H2SO4反应体系在封闭、半封闭以及开放系统中的非线性动力学行为.发现在封闭体系中体系的吸光度、铂电极电位和pH值呈现单峰或准振荡现象；在半封闭和开放系统中体系的铂电极电位和碘电极电位均呈振荡现象.封闭、半封闭及开放系统的动力学曲线受体系酸度和初始浓度比值[KIO4]0/[SC(NH2)2]0的影响.对照其在封闭、半封闭和开放系统中的动力学行为,以碘单质产生和消耗驱使的反应动力学可解释该反应体系的复杂现象.     

高碘酸盐-硫脲-硫酸反应体系的非线性动力学

研究了KIO4-SC(NH2)2-H2SO4反应体系在封闭、半封闭以及开放系统中的非线性动力学行为.发现在封闭体系中体系的吸光度、铂电极电位和pH值呈现单峰或准振荡现象;在半封闭和开放系统中体系的铂电极电位和碘电极电位均呈振荡现象.封闭、半封闭及开放系统的动力学曲线受体系酸度和初始浓度比值犤KIO4犦0/犤SC(NH2)2犦0的影响.对照其在封闭、半封闭和开放系统中的动力学行为,以碘单质产生和消耗驱使的反应动力学可解释该反应体系的复杂现象.     

铜电极阳极溶解过程恒电位电流振荡的动力学模型

研究了铜电极在酸性氯化钠溶液中的恒电位电流振荡行为,分析了电极过程中的非线性步骤及电化学耦合因素,提出了一个可能的电极过程动力学模型,并借助线性稳定性分析及分支分析得到了参数坐标空间中的动力学行为区域图。在此基础上,将极化曲线视为稳定非平衡定态区态函（电流）与外控参数（电位）的关系,同时将恒电位电流振荡模拟为稳定极限环振荡,分别计算出了极化曲线与时间－电流振荡曲线,其结果与实验数据相符,表明该类电     

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.     

KIO_3-KSCN-H~+反应体系的非线性动力学研究

研究了 KIO3-KSCN-H+反应体系在连续搅拌流动反应器 ( CSTR)中的非线性动力学行为 .在 CSTR中 ,该反应体系的 Pt电极电位显示出持续振荡现象 ,振荡的浓度范围非常宽 .通过酸度及各种金属离子对体系振荡行为影响的研究发现 ,对振荡体系具有催化作用的可能物种是 H+ 离子而不是金属离子     

KIO3-KSCN-H+反应体系的非线性动力学研究

研究了KIO₃-KSCN-H+反应体系在连续搅拌流动反应器(CSTR)中的非线性动力学行为.在CSTR中,该反应体系的Pt电极电位显示出持续振荡现象,振荡的浓度范围非常宽.通过酸度及各种金属离子对体系振荡行为影响的研究发现,对振荡体系具有催化作用的可能物种是H+离子而不是金属离子.     

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。     

铂电极B-Z反应系双电层稀疏区电势跃变对电化学振荡的影响

根据连续步骤间非平衡耗散的特征, 定量表示了电化学步骤与扩散步骤的相对滞后性对电极反应体系耗散的贡献, 建立了稀疏区电势跃变ψ的非平衡态热力学计算公式, 给出了其在Boltzman分布近似下的表现形式. 同时, 建立了一个普适的Pt电极B-Z反应动力学模型, 讨论了ψ对电极B-Z反应系状态演化动力学行为的影响, 发现ψ的引入将强化该电极反应体系动力学机制的非线性程度, 导致电化学振荡区的蜕变. 给出了相应的计算机模拟图谱.     

外控弱周期电流约束下电极B-Z反应体系中的时间自组织

The coupled dynamical model consisting of the electrode B-Z system, and its related bulk phase B-Z system externally controlled by a periodical current is proposed on the basis of the Oregonator model. Dynamical behaviors of the electrode B-Z system, when subjected to external current constraint have been investigated systematically under the condition that the bulk phase is at a steady state. Furthermore, by means of the analytic method of slow manifold the regimes favorable to the appearance of limit-cycle oscillation have been determined on both the current~concentration of BrO3- and the current~model parameter plane respectively. The results are similar to those of experiments controlled externally by weak-periodical potential constraint, as reported in former works. It turns out that a limited cycle oscillatory regime degenerates under external periodical current constraint. Meanwhile, a kind of forced oscillations emerges in the regime where limit-cycle oscillations can t appear under constant current constraint.     

Period-doubling and chaotic oscillations the ferroin-catalyzed Belousov-Zhabotinsky reaction in a CSTR

The ferroin-catalyzed Belousov-Zhabotinsky (BZ) reaction, the oxidation of malonic acid by acidic bromate, is the most commonly investigated chemical system for understanding spatial pattern formation. Various oscillatory behaviors were found from such as mixed-mode and simple period-doubling oscillations and chaos on both Pt electrode and Br-ISE at high flow rates to mixed-mode oscillations on Br-ISE only at Iow flow rates. The complex dynamic behaviors were qualitatively reproduced with a two-cycle coupling model proposed initially by Gy(o)rgyi and Field. This investigation offered a proper medium for studying pattern formation under complex temporal dynamics. In addition, it also shows that complex oscillations and chaos in the BZ reaction can be extended to other bromate-driven nonlinear reaction systems with different metal catalysts.     

Period-doubling and chaotic oscillations in the ferroin-catalyzed Belousov-Zhabotinsky reaction in a CSTR

The ferroin-catalyzed Belousov-Zhabotinsky(BZ) reaction,the oxidation of malonic acid by acidic bromate,is the most commonly investigated chemical system for understanding spatial pattern forma-tion. Various oscillatory behaviors were found from such as mixed-mode and simple period-doubling oscillations and chaos on both Pt electrode and Br-ISE at high flow rates to mixed-mode oscillations on Br-ISE only at low flow rates. The complex dynamic behaviors were qualitatively reproduced with a two-cycle coupling model proposed initially by Gy?rgyi and Field. This investigation offered a proper medium for studying pattern formation under complex temporal dynamics. In addition,it also shows that complex oscillations and chaos in the BZ reaction can be extended to other bromate-driven nonlinear reaction systems with different metal catalysts.     

On the joint time-frequency characteristics of chemical oscillations

A method of time-frequency transformations of nonstationary signals has been discussed and applied to the analysis of oscillatory Belousov-Zhabotinsky (BZ) reaction. Selected registers of BZ reactions, that represent regular and complex dynamic behavior, have been submitted to the detailed spectral analysis using the short time Fourier transform (STFT). It has been demonstrated that the STFT is an accurate and suitable method for decomposition of chemical oscillations in the joint time and frequency domain. The energy distribution via STFT, presented in this article, revealed some specific characteristics of transitions between different regimes in the closed system of BZ reaction.     

硫氰酸盐电化学氧化的动力学复杂性

本文利用多种电化学方法研究了多晶电极上硫氰酸盐电化学氧化的动力学和机理,观察到电流和电位振荡。循环伏安测量表明氧化动力学分为二步过程。除了振荡现象,系统也展示双稳态,利用时间电位扰动,氧化反应可在高电位和低电位稳态之间转换,而且强烈吸附的惰性离子也可诱导从振荡转化为稳态。     

质子惰性介质中硝基苯在铂微盘电极上的电化学行为

采用循环伏安法, 以铂微盘电极为工作电极, 铂片为辅助电极, 饱和甘汞电极为参比电极, 研究了硝基苯在含有四丁基高氯酸铵(TBAP)电解质的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)有机溶液中的电化学行为, 并探讨了扫描速度和底物浓度等因素对硝基苯电化学特性的影响. 结果表明,该反应属扩散控制的准可逆反应.