《碘酸鹽-硫化合物反應體系複雜時空結構》是依託中國礦業大學，由劉海苗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：碘酸鹽-硫化合物反應體系複雜時空結構
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉海苗
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
碘酸鹽-硫化合物反應體系中多己射婚個硫價態之間的相互轉化以及與碘酸鹽反應構成多正負反饋機制導致豐富的時空動力學行為。本項目以碘酸鹽-亞硫酸鹽-硫代硫酸鹽（或硫脲）反應體系為研究對象，在開放反應-擴散介質中，揭示質子和碘離子混合自催化決定的pH斑圖和碘斑圖之間的相互作用規律，探索振盪時空斑圖以及振盪介質中狼辯的化學波和斑圖的形成；儀器分析法檢測硫脲體系中亞硫酸氫根離子再生步驟，確定反應機理，完善該類體系反應-擴散介質通用機理模型，採用剛性方法進行時空斑圖的數值模擬。項目的研究成果為鹵氧化合物-硫化合物反應體系複雜時空結構動力學研究提供科學依據，對於推動非線性時空動力學發展具有重要意義。
結題摘要
化學驅動的對流斑圖是近年來研究的熱點。主要研究內容從酸鹼反應到簡單自催化反應接觸界面的動力學不穩定性。本課題研究體系具有雙自催化特點，開展了碘酸鹽-硫化合物體系反應-擴散-對流斑圖和規律研究及產生的根源探索，取得的進展如下：(1) 對於質子和碘離子雙自催化的碘酸鹽-亞硫酸鹽反應體系，在與空氣接觸的反應液層中對化學反應驅動的對流斑圖進行了系統研究。當加入澱粉時，觀察到系列豐富的碘斑圖包括蠕蟲狀碘斑圖，纖維狀碘斑圖，碘的控制斑圖，結點-線網狀斑圖，重疊的結點網狀斑圖以及斷線網狀碘斑。當加入甲基紅時，觀察到共存的pH和碘斑圖以及蠕蟲狀pH斑圖。由於碘自催化由質子自催化引起，所以碘斑圖的演化源於質子和碘離子的雙自催化動妹腿棵力學機理。斑圖形成受各種因素影響如亞硫酸鹽濃度，澱粉和甲基紅濃度以及液層厚度。所有這些影響因素在機理上抑制質子辣閥糠自催化進而抑制碘離子自催化，最終導致斑圖從共存的pH和碘斑圖到pH斑圖演化。(2) 在碘酸鹽-亞硫酸鹽碘鐘反應區域，改變甲基頸店歸紅濃度雅抹院催和液層厚度，觀察到各種新型斑圖包括網狀、網眼(亮點和亮線)、網星形和絲狀斑圖結構。甲基紅濃度增加，厚度增加，斑圖穩定性弱，對流增強；同一厚度，甲基紅濃度低，網狀明顯；濃度高，斑圖中亮線亮點明顯；同一甲基紅濃度，厚度增加，發生上述斑圖類型轉變。(3) 對於碘酸鹽-亞硫酸鹽-硫代硫酸鹽體系，均相系統中三種典型動力學行為分別對應液層體系中三種斑圖情況。單峰振盪對應脈衝波；鐘反應動力學對應pH斑圖和前沿失穩；衰減振盪條件下得到複雜的共存pH和碘斑圖，尤其發現pH前沿波、pH斑圖、碘斑圖和碘線共存的新奇現象。澱粉和指示劑在斑圖形成過程中有非常重要的作用。斑圖形成是雙自催化動力學，質子平衡反應以及對流共同作用的結果。本課題研究結果具辨斷婚奔有創新性，在遠離平衡態，最符合自然界條件下多種因素如反應、擴散、對流、指示劑共同作用得到非常豐富的斑圖現象，其理論基礎和影響因素在生物體系、材料科學和工程領域等有潛在套用，對揭示自然界斑圖形成有啟發作用。
