利用单油包裹体的显微荧光和红外光光谱联合识别原油的气洗和水洗作用（英文）

采集已报道具有规模气洗作用和水洗作用的油气田岩样制成流体包裹体薄片,进行单油包裹体的显微荧光光谱和傅里叶红外光光谱测试,分别研究了遭受气洗作用和水洗作用后捕获的油包裹体的显微荧光和红外光光谱的变化规律特征,总结了两者的变化差异性。气洗导致原油光谱参数QF_(535)值向减值和增值方向分别扩大,CH_2/CH_3分布值范围未发生明显扩大,而峰值被平均化,H_2O/Alkanes比值分布无变化。水洗导致原油的QF_(535)值向增值方向扩大,CH_2/CH_3分布范围发生了明显的增移,H_2O/Alkanes明显增加。针对轻质油藏气洗后QF_(535)变化不明显以及中重质油藏水洗后CH_2/CH_3变化不明显的特点,首次总结出针对轻质油藏和中重质油藏的水洗和气洗作用的油包裹体光谱参数分布趋势鉴别图版。该研究对利用流体包裹体进行成藏期次精细划分和油气成藏过程恢复具有重要实际意义。     

次生作用对原油和油包裹体荧光颜色及光谱参数的影响

在采集多个含油气盆地油样和岩样基础上,利用显微荧光光谱和有机地化参数研究了次生作用对原油和油包裹体荧光颜色及光谱参数的影响。结果表明,原油次生蚀变主要通过改变原油中饱/芳比来影响荧光参数,其中生物降解和水洗作用使原油荧光颜色、谱形发生改变,并使荧光参数发生红移,气侵分馏和裂解作用使得原油荧光参数发生蓝移,混源作用则使两端元油分别发生红移和蓝移。通过原油和油包裹体的QF-535频率直方图可以定性识别研究区的次生作用或主成藏期。建立研究区衡量次生变化的参数与QF-535的关系式,可半定量判别原油遭受次生蚀变的程度。在显微荧光测试中应该剔除遭受过拉伸或渗漏、热裂解和光氧化作用的油包裹体。     

两个新颖的钨氧簇化合物的合成和光谱实验研究

通过水热法合成了两个新型的钨氧簇化合物,{(H₂Biim)₂}[SiW₁₂O₄₀]·8H₂O (1)和{Ni₂(Biim)₅}[SiW₁₂O₄₀]·4H₂O (2)。两个化合物均以经典Keggin结构簇阴离子为构筑模块形成,化合物1属于四方晶系,抗衡阳离子是双质子化的(H₂Biim)2+,化合物2属于单斜晶系,以双核的[Ni₂(Biim)₅]4+配合物作为抗衡阳离子,且其中心金属离子为五配位模式。利用X射线粉末衍射、红外光谱、热微扰下的二维红外相关光谱和固体紫外可见漫反射光谱等方法对化合物进行研究,探讨化合物结构与性能的关系。红外光谱表明,在1 050～700 cm-1,化合物出现了典型的Keggin簇阴离子骨架吸收峰,二维红外相关光谱进一步显示该簇阴离子骨架对热响应很敏感;固体紫外可见漫反射光谱表明,两个化合物分别在254和251 nm处出现了O_μ→W的LMCT跃迁。     

硫酸根拉曼频移用于深海热液温度探测的方法探讨

作为一种典型的深海极端环境,热液区域不仅分布着各种硫化物矿产,而且孕育着特殊的生态群落,对热液流体理化性质的研究有助于深入了解热液的运动机制。激光拉曼光谱技术除了定性分析方面的优势外,已经被逐步用于定量分析,并且在原位探测中发挥了重要作用。该研究模拟了深海热液喷口流体的高温高压环境,探讨了水分子和硫酸根离子的拉曼光谱在热液流体温度探测中的应用价值。通过对水峰ν₁（H₂O）、硫酸根ν₁(SO2-₄)的拉曼频移与温度、离子浓度的关系进行研究,结果表明水峰ν₁（H₂O）和硫酸根ν₁(SO2-₄)的拉曼频移随温度表现出明显的变化,水峰ν₁（H₂O）的拉曼频移受流体硫酸根浓度的影响明显,因此不适用于硫酸根离子浓度变化明显的热液流体温度的测量。相比之下,ν₁(SO2-₄)的拉曼频移对流体硫酸根浓度和流体压力不敏感,为温度的反演提供了很好的依据。建立了ν₁(SO2-₄)的拉曼频移与温度的线性方程：Rν₁(SO2-₄)=-0.03T+980.69,其中,R2=0.998 6,可用于对深海热液喷口流体温度的原位探测等实际应用。     

基于二维吸收光谱重建的数值迭代算法的比较

基于可调谐激光吸收光谱的二维温度和浓度分布重建对于燃烧诊断具有重要意义,而数值迭代算法在温度和组分浓度的重建中起着重要作用。通过对比发现自适应迭代算法和最小二乘QR分解算法对于重建二维温度和气体浓度分布具有很好的优势。研究表明,波长7 154.35, 7 153.75, 7 185.60和7 444.36 cm^-1四条H₂O的吸收谱线,非常适合测量高温预混火焰中的温度和水蒸气浓度分布。与7 444.36, 7 185.60, 7 154.35和7 153.75 cm^-1处的吸收谱线相比,CO₂和CH₄的光谱吸光非常微弱,在该波段O₂和CO基本没有吸收,因此燃烧环境中CO₂, CH₄, O₂和CO等气体对于H₂O吸收谱线基本没有影响。通过比较不同算法的最优松弛因子、计算时间和重建误差等,发现与最小二乘QR分解算法相比,自适应迭代算法具有更好的重建质量和更短的计算时间。在自...     

质谱和拉曼光谱对[M(H2O)n]+(M=Li,K)水合团簇的研究

采用质谱、拉曼光谱及理论计算对[M(H₂O)_n]+(M=Li,K)水合团簇进行了研究。质谱分析[M(H₂O)_n]+(M=Li,K)水合团簇的离子峰,推测其水溶液中最大水化数为12和13。采用拉曼光谱对浓度梯度相同的LiCl和KCl水溶液进行了讨论与比较,Li+和K+的水化作用导致~3 208 cm-1水结构拉曼峰发生了明显的变化,其中LiCl和KCl溶液的浓度分别在0~2.0和0~2.5 mol·L-1范围内,水化作用呈线性增强,浓度大于2.0和2.5 mol·L-1时,偏离线性关系,出现缔合。理论计算[M(H₂O)_n]+水合团簇结构和理论拉曼光谱表明,Li+,K+分别在n>4和n>6开始第二水化层,O-H伸缩振动频率发生了蓝移,氢键结构遭到了破坏,与实验结果一致。     

355 nm激光光电离甲醛飞行时间质谱的研究

利用脉宽为5 ns脉冲Nd: YAG 355 nm激光在功率密度为10¹¹–10¹² W/cm²条件下实现了甲醛含水团簇多光子电离, 并用飞行时间质谱对其电离产物和电离过程进行了研究. 实验中观测到了甲醛的质子化团簇系列 (CH₂O)_nH⁺(n=1–4), 甲醛的去质子化团簇系列(CH₂O)_nCHO⁺ (n=1–3), 以及两个起源于H₂CO去质子和质子化的含水团簇系列HCO⁺(H₂O)_n(n=1,3,5)和H₃CO⁺(H₂O)_n(n=1,3,5), 并对其中的一些团簇结构构型进行了猜测. 研究在不同的激光功率密度下甲醛团簇质谱峰的变换情况, 当激光密度达到9.3× 10¹¹ W/cm², 开始出现CH₂O和H₂O本体及其光致碎片的信号, 但对应的各质量峰没有明显地分辨开, 而是以包络的形式出现, 这是激光电离产生高能离子释放的一种表现, 提出认等离子体动力学鞘层加速机制(模型)来解释高能离子形成的物理机制. 关键词： 甲醛 团簇 飞行时间质谱 激光电离     

分子动力学模拟方解石和白云石润湿性

利用分子动力学模拟研究油水分子在方解石和白云石表面的吸附,分析体系的平衡构型、相对浓度、径向分布函数和吸附能,研究方解石和白云石的亲水性并对比二者差异.根据油水分子吸附规律分析方解石/白云石-油水体系作用机理.研究表明：白云石-油水体系更易达到热力学稳定状态并且体系更加稳定;方解石和白云石表面均能够优先吸附水分子并在表面形成双层结构的水膜.其中,白云石表面对水分子吸附强度大于方解石;稳定吸附过程分为两步：范德华力、静电力和O（CaCO₃,CaMg（CO₃）₂）-H（H₂O）氢键共同影响下水分子向晶体表面移动并吸附形成紧密吸附层;O（H₂O）-H（H₂O）氢键作用下游离的H₂O向晶体表面靠近形成扩散层.从分子尺度解释方解石/白云石亲水特性,为碳酸盐岩储层润湿性研究奠定理论基础.     

基于HITRAN数据库的深海甲烷辐射光谱仿真研究

研发能够精确、实时、原位获取热液甲烷数据的深海甲烷传感器对深海研究具有非常重要的意义。前期研制的两款深海甲烷光学成像干涉系统,均利用甲烷辐射光谱开展甲烷状态参数探测和反演。首先,以分子光谱辐射理论为基础,建立了分子辐射光谱与浓度、温度、压强的理论关系式,结合深海高压环境特点,建立了基于Lorentz线型的深海分子辐射模型,该模型为利用光谱法定量反演分子浓度、温度、压强等状态参数提供理论依据,同时为深海分子光谱仿真提供有力工具。接着,借助HITRAN分子光谱数据库提供的分子基本谱线参数,挑选出甲烷成像干涉系统的光源谱线。对比CH₄分子与CO₂, H₂S, H₂O等分子的特征吸收谱线,在5 990～6 150 cm-1波段范围内,CH₄谱线强度比CO₂, H₂S, H₂O等三种干扰分子的谱线强度约高2～3个数量级,且此波段内甲烷六条有效谱线分布均匀,谱线间距皆约为2～3 nm,非常适合采用光谱法进行分子状态参数探测,因此选择谱线干扰较弱、谱线分布均匀、谱线间距适中的甲烷六条谱线(1 640.37, 1 642.91, 1 645.56, 1 648.23, 1 650.96和1 653.72 nm)作为甲烷成像干涉探测系统的目标光源谱线。最后,基于深海分子辐射模型和HITRAN数据库的甲烷分子基本谱线参数,人工合成了甲烷任意浓度,任意温度和任意压强的辐射光谱数据,并分析了甲烷辐射光谱随浓度、温度和压强的变化特征。对于单一中心谱线,甲烷分子辐亮度随着浓度的升高而线性增大,随着温度的升高而非线性增大,随着压强的升高而非线性减小。对于全波段谱线,甲烷辐射光谱的全线宽随着浓度、温度的升高而变宽,随着压强的升高而变窄。建立的深海甲烷辐射光谱理论和仿真分析结果,可以为基于光谱法的海洋原位甲烷传感器的研制和数据反演提供数据支撑和理论依据。     

4种联咪唑衍生物的铜配合物的合成、表征及与ct-DNA相互作用的光谱研究

合成并表征了N,N’-二甲基-5-硝基-2,2’-联咪唑分别与铜盐Cu（Ac）₂·H₂O、CuBr₂、CuCl₂·2H_O和CuSO₄·2H₂O所形成的4种配合物。利用紫外光谱、荧光光谱和粘度等方法研究了配合物与DNA的作用,结果表明配合物均以部分插入模式与DNA相互作用。     

基于离轴腔增强吸收光谱双组分CH4/H2O高灵敏度探测研究

H₂O和CH₄在气候变化过程中起着关键作用,实时在线测量H₂O和CH₄浓度一直都是国内外学者研究的热点问题之一。利用1.653 μm可调谐半导体激光器作光源,结合反射率为99.997 6%的两片高反射镜组成离轴腔增强吸收光谱装置,开展了H₂O和CH₄的高灵敏度测量研究。离轴腔增强系统的有效吸收光程通过吸收面积-浓度关系法来标定,吸收面积-浓度关系法的可行性首先通过已知光程的光学吸收池进行验证,确定有效后用于标定离轴腔增强系统的有效光程。结果表明,基长为21 cm的离轴腔增强系统的有效吸收光程达到了8 626.3 m。当谐振腔内压力为5.06 kPa时,利用7组不同浓度的CH₄标准气体（0.2～1.4 μmol·mol-1）对系统进行了线性响应标定测试,得到了CH₄吸收的积分面积与浓度拟合关系曲线。系统的稳定性、可实现的最小探测灵敏度等信息通过Allan方差进行分析,结果表明系统对探测CH₄的最佳平均时间为100 s,最小可探测浓度极限为7.5 nmol·mol-1;系统对探测H₂O的最佳平均时间为200 s,最小可探测浓度极限为55 μmol·mol-1。对提高系统测量精度的数据处理方法也进行了分析研究,结果表明相比于多次平均方法,Kalman滤波能显著的提高测量精度,而且缩短了系统的响应时间。最后,利用搭建的离轴腔增强实验系统结合Kalman滤波数据处理方法对实际大气中CH₄和H₂O浓度进行了连续两天的测量,CH₄每天平均的浓度分别为2.1和2.08 μmol·mol-1,H₂O每天平均的浓度分别为11 515.6和11 628.6 μmol·mol-1,由此可知建立的离轴腔增强吸收光谱装置能够用于大气CH₄和H₂O的测量,另外建立的系统也可用于相关工业领域的高灵敏度CH₄和H₂O监测。     

温度对微通道CH4/O2/H2O自热重整暂态特性的影响

利用计算流体力学软件CFD和化学反应动力学软件CHEMKIN研究了微通道内催化壁面温度、反应混合气体初始温度对镍基催化剂上CH₄/O₂/H₂O自热重整反应暂态特性的影响。结果表明,微通道内的甲烷自热重整反应暂态特性与温度关系密切。温度越高,反应趋于平衡所需的时间越短;当反应器壁面温度较高时,提高反应混合气入口温度对反应影响不大;在相同的温升下,提高反应器壁面温度比提高反应混合气体初始温度对反应过程中氢气的产生和甲烷的转化更有利。     

大气压甲烷针-板放电等离子体中粒子密度和反应路径的数值模拟

甲烷针-板放电与重油加氢耦合形成甲烷转化重油加氢,可实现重油高效加氢并增产高附加值低碳烯烃,有实践应用前景和科学研究意义.建立二维流体模型,对大气压甲烷针-板放电等离子体进行数值模拟,得到电场强度、电子温度和粒子密度的空间与轴向分布,总结反应产额并提炼生成各种带电和中性粒子的关键路径.模拟结果表明,CH_3~+和CH_4~+密度与电场强度和电子温度的轴向演化接近且密切相关;CH_5~+和C_2H_5~+密度沿轴向先增大后减小;CH_3与H密度的空间和轴向分布几乎相同;CH_2,C_2H_4与C_2H_5的粒子密度分布在靠近阴极的区域内明显不同而在正柱区内较为相像;电子与CH_4发生电子碰撞电离生成的CH_3~+和CH_4~+,CH_3~+和CH_4~+分别与CH_4发生分子碰撞解离生成C_2H_5~+和CH_5~+;电子与CH_4间的电子碰撞分解是生成CH_3,CH_2,CH和H的主导反应;CH_2与CH_4和电子与C_2H_4发生的反应分别是生成C_2H_4和C_2H_2的关键路径;电子与CH_4间的电子碰撞分解反应和CH_2与CH_4发生的反应的产额各占H_2总产额的52.15%和47.85%.     

Tensile properties of structural I clathrate hydrates: Role of guest–host hydrogen bonding ability

Clathrate hydrates (CHs) are one of the most promising molecular structures in applications of gas capture and storage, and gas separations. Fundamental knowledge of mechanical characteristics of CHs is of crucial importance for assessing gas storage and separations at cold conditions, as well as understanding their stability and formation mechanisms. Here, the tensile mechanical properties of structural I CHs encapsulating a variety of guest species (CH₄, NH₃, H₂S, CH₂O, CH₃OH, and CH₃SH) that have different abilities to form hydrogen (H-) bonds with water molecule are explored by classical molecular dynamics (MD) simulations. All investigated CHs are structurally stable clathrate structures. Basic mechanical properties of CHs including tensile limit and Young’s modulus are dominated by the H-bonding ability of host–guest molecules and the guest molecular polarity. CHs containing small CH₄, CH₂O and H₂S guest molecules that possess weak H-bonding ability are mechanically robust clathrate structures and mechanically destabilized via brittle failure on the (1 0 1) plane. However, those entrapping CH₃SH, CH₃OH, and NH₃ that have strong H-bonding ability are mechanically weak molecular structures and mechanically destabilized through ductile failure as a result of gradual global dissociation of clathrate cages.     

Preparations and Spectroscopic Studies on the Three New Strontium(Ⅱ), Barium(Ⅱ), and Lead(Ⅱ) Carbocysteine Complexes

Carbocisteine, also known as carbocysteine, is a mucolytic that reduces the viscosity of sputum and thus can be used to help relieve symptoms of chronic obstructive pulmonary disorder and bronchiectasis by allowing the sufferer to expel sputum more easily. A total of three new metal complexes of carbocysteine, HCcy with the metal ions Sr(Ⅱ), Ba(Ⅱ), and Pb(Ⅱ) have been successfully prepared in alkaline medium in situ H₂O/CH₃OH (50/50 w/w). The complexes obtained are characterized quantitatively and qualitatively by using micro elemental analysis, FTIR spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, X-ray powder diffraction spectroscopy, 1H-NMR, and conductivity measurements. From the spectral study, all the synthesized Ccy complexes obtained as monomeric structure and the metals center moieties are six-coordinated except lead(Ⅱ) complex which existed as a four-coordinated respectively, suggesting formulas [Sr(Ccy)(H₂O)₂], [Ba(Ccy)(H₂O)₂] and [Pb(Ccy)] in neutral form. Beside, regarding both Sr(Ⅱ) and Ba(Ⅱ) complexes, the aquo groups are existed inside the coordination sphere. The infrared assignments reveal that HCcy ligand act as a bidentate ligand with the metal ions through oxygens of the deprotonated carboxylic COOH group. The 1H-NMR spectrum of the [Ba(Ccy)(H₂O)₂] complex has an absent of the proton of -COOH groups upon the deprotonated of carboxylic group.     

1.39 μm附近H2O谱线参数测量及其在燃烧动力学中的应用

将可调谐半导体激光吸收光谱技术应用于高温气体浓度在线检测,谱线参数的准确性非常重要。为利用红外波段进行燃烧生成H₂O的浓度在线测量,需要实验校准H₂O的谱线参数,尤其是Ar加宽系数,该系数对燃烧反应速率测量和机理验证至关重要。采用半导体激光器作为光源,结合实验室搭建的谱线参数测量系统,采集了1.39 μm波段附近H₂O的4条吸收谱线信号,获得了谱线线强、自加宽系数和N₂加宽系数,与HITRAN数据库和文献结果进行了对比,均吻合较好。首次系统地获得了该波段谱线的Ar加宽系数。在谱线参数确定基础上,获得了在反射激波高温条件下H₂/O₂/Ar燃烧生成H₂O的浓度随时间的演变曲线,验证了相应燃烧动力学机理。结果为利用该波段进行含氢燃料燃烧过程H₂O浓度测量及相关高温燃烧动力学研究提供了可靠的实验依据。     

Magnetic ordering temperature of [(CH3)3ND] CoCl3·2D2O

Deuteration of the readily-exchangeable protons in [(CH₃)₃NH]-CoCl₃·2H₂O causes little or no change in the long-range magnetic ordering temperature. This is consistent with the strong two-dimensional anisotropy of exchange interactions in this chained compound.