光刺激響應(yīng)性自振蕩凝膠的制備與時(shí)空動(dòng)力學(xué).pdf

1、本文以光刺激響應(yīng)性 Belousov-Zhabotinsky振蕩凝膠為研究體系，研究BZ反應(yīng)中催化劑的性能、凝膠的微觀結(jié)構(gòu)以及凝膠體系化學(xué)波傳播及凝膠運(yùn)動(dòng)。凝膠結(jié)構(gòu)中的高分子鏈由主體單體和催化劑聚合而成。主體單體構(gòu)建凝膠骨架，其化學(xué)結(jié)構(gòu)影響凝膠微觀空隙，從而導(dǎo)致溶液的反應(yīng)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)。而催化劑作為連接凝膠與BZ反應(yīng)的橋梁，決定凝膠膨脹收縮性能和能量轉(zhuǎn)化率，更是自振蕩凝膠將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)。凝膠化學(xué)動(dòng)力學(xué)的研究為智能材料提供設(shè)計(jì)理

2、念，促進(jìn)凝膠在仿生科學(xué)和質(zhì)量傳輸?shù)阮I(lǐng)域的潛在應(yīng)用。
　　首先合成二（六氟磷酸）二（2,2，-聯(lián)吡啶）·（4-丙烯酰氧甲基-4，-甲基聯(lián)吡啶）合釕（Ⅱ）、二（六氟磷酸）二（1,10-菲啰啉）·5-丙烯酰氨基-1,10-菲啰啉合釕（Ⅱ）和二（六氟磷酸）二（5-硝基-1,10-菲啰啉）·5-丙烯酰氨基-1,10-菲啰啉合釕（Ⅱ）三種催化劑配合物，通過(guò)循環(huán)伏安法測(cè)試三種催化劑在不同硝酸濃度下的穩(wěn)定情況，測(cè)量不同溫度所含不同催化劑凝膠的膨脹

3、收縮體積比。然后，運(yùn)用掃描電鏡觀測(cè)比較異丙基丙烯酰胺（NIPAAm）、丙烯酰胺（PAAm）和甲基丙烯酰胺（MPAAm）三種單體為主體單體凝膠的微觀結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)二（六氟磷酸）二（2,2，-聯(lián)吡啶）·（4-丙烯酰氧甲基-4，-甲基聯(lián)吡啶）合釕（Ⅱ）與其它兩種催化劑相比，在強(qiáng)酸介質(zhì)中能夠穩(wěn)定存在，電極電勢(shì)最大，不同價(jià)態(tài)催化劑的顏色差異明顯以及膨脹收縮體積差值最大。以異丙基丙烯酰胺為主體單體凝膠的微觀結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，空隙較大易于溶液擴(kuò)散。

4、>　　對(duì)含有光敏性聯(lián)吡啶釕催化劑的BZ反應(yīng)耦合響應(yīng)性凝膠光敏動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)光刺激響應(yīng)性振蕩凝膠頻率不僅與光強(qiáng)有關(guān)，且受膨脹收縮影響。光頻曲線(xiàn)分為兩個(gè)區(qū)域：第一個(gè)區(qū)域是1.5 h以?xún)?nèi)的誘導(dǎo)期，頻率與光強(qiáng)的隨機(jī)性較強(qiáng)，反應(yīng)時(shí)間較短，振蕩反應(yīng)沒(méi)有穩(wěn)定；第二區(qū)域是8-9.5 h間的穩(wěn)定期間，頻率隨光強(qiáng)的增大先升高后降低，先出現(xiàn)頻率加強(qiáng)區(qū)域再出現(xiàn)抑制區(qū)域。從時(shí)空動(dòng)力學(xué)圖和局點(diǎn)動(dòng)力學(xué)圖中的穩(wěn)定期表明，低光強(qiáng)和中等光強(qiáng)時(shí)反應(yīng)頻率明顯高于高光強(qiáng)區(qū)