光驱动钙离子振荡动力学实验研究与理论模拟

摘要

BrO3--SO32--Fe(CN)64-(BSF)是典型的pH振荡体系,在连续流动搅拌反应器(CSTR)中呈现持续大振幅的pH振荡行为.该文将Ca2+-EDTA络合平衡反应耦合到BSF体系,引入光照作为控制参数,考察pH值周期变化对钙离子的浓度振荡的调控行为,体系表现出光抑制和光诱导钙离子振荡现象.为解释实验过程中的动力学行为,该文提出一个包含13步反应机理的理论模型,并采用Berkeley Madonna软件对钙离子振荡进行了数值模拟,通过理论模拟进一步验证机理的合理性.非平衡态和化学振荡是现代化学热力学和动力学研究的前沿分支,有利于拓展学生学术视野,初步了解实验和数值模拟等现代化学研究方法.此外,实验涵盖化学反应器、化学平衡、电分析、化学反应动力学等多个知识点,不但有利于培养学生专业知识技能,还有助于提高学生的基本科研能力.