钨离子团簇与N2分子的反应性

利用激光蒸发团簇源产生Wn团簇束,团簇束通过一个充有N2气体分 子的低压反应池,利用飞行时间质谱探测反应产物,在类单次碰撞条件下研究了W+10 -W+50和N2分子的反应性,在室温条件下测量了N2分子与W+n团簇反应的 反应几率。团簇尺寸在10～26原子的团簇与N2分子的反应几率与团簇尺寸有很强的相关性 ,对n=16,22,23的团簇具有比较高的反应性。W+n与N2分子的反应性与Wn与N 2分子的反应性显示出相似的规律性。     

石英矿物表面反应性的EPR谱学研究

采用顺磁共振谱（ＥＰＲ）方法对不同ｐＨ值条件下石英表面与Ｃｕ＾２＋离子反应的机理进行研究。当溶液的ｐＨ值在２至１１之间地,石英表面Ｃｕ＾２＋离子的吸附覆盖率相应地由０至１０．３２％变化;同时,其ＥＰＲ谱的线形、线宽及ｇ因子值也发生了特征的变化。研究表明,随着石英表面Ｃｕ＾２＋离子的吸附覆盖率的不断升高,表面反应产物的结合形态相应地出现单核化合物、多核化合物直至表面沉淀。     

热等离子体处理废物技术的进展

随着我国经济的快速发展,固体废物的年产量显著增加,焚烧减容后仍产生大量的焚烧残余物,其中含有重金属、二噁英等有害成份,对其填埋不仅占用大量土地资源,而且对土壤和地下水存在二次污染风险等诸多问题,因而亟需发展具有良好环保效益和社会效益的废物处理新技术.热等离子体技术在航天技术发展初期,用于航天再入过程航天器头部防热研究和等离子体对无线电通讯的干扰研究.之后从军用转向民用,主要的场景之一是用于环保领域处理废物,从早期销毁报废武器、化学武器战剂和中低放射性废物开始,发展到现在,等离子体技术已经在有机和无机废物处理技术中,成为有特色的先进技术.文章介绍了等离子体处理废物技术的原理与特点,回顾了低温热等离子体技术在处理固体废物中的发展过程,综述了低温热等离子体处理固体废物技术在基础研究领域和工程应用领域的进展,对目前等离子体固体废物处理技术应用中存在的问题进行了着重分析,并提出发展建议,以此悼念我国应用热等离子体技术的先驱吴承康院士以及他对于热等离子体技术处理废物技术基础研究的关怀和指导.     

煤炭地下气化关键力学问题的数值研究进展

煤炭资源的清洁高效利用已成为“双碳”背景下科学研究的重要方向和新课题.在众多相关技术中,煤炭地下气化技术近年来得到快速发展并展现出巨大潜力.然而,由于室内实验和现场试验的实施成本非常高,气化机理认识和控制运行工艺优化方面的研究均受到很大限制.近年来,运行成本低、操作简单、实施周期短的数值模拟方法成为重要的研究工具,得到越来越多的关注.由于煤炭地下气化过程极其复杂,数值模拟方法在数学建模和数值求解方面均面临巨大挑战.对此,本文开展了以下工作:对煤炭地下气化过程进行了详细分析,阐明各个运行空间的物质和关键问题,厘清煤炭地下气化的本质;归纳出流体动力学问题、热力学问题、材料应力问题以及化学反应动力学问题等4类关键力学问题;详细介绍每个关键力学问题数值研究的最新成果和发展历程;介绍煤炭地下气化数值研究的工程应用,并指出其发展趋势.本文工作对推动煤炭地下气化数值方法的发展以及指导我国煤炭地下气化先导试验设计和现场实施有积极的理论意义.     

煤炭地下气化腔CO2埋存的研究进展及发展趋势

CO₂捕集与埋存(CCS)可助力碳达峰、碳中和战略目标实现,是解决温室效应的重要手段.在众多地质埋存空间中,煤炭地下气化(UCG)后的气化腔近年来成为埋存研究的热点,但与传统埋存方式相比,相关工作仍处于理论探索阶段,缺乏现场实施案例.为推动该埋存方式的发展,文章从以下3方面开展工作.(1)介绍UCG和CO₂气化腔埋存的国内外研究进展,并将后者的发展划分为概念提出阶段、潜力评价和可行性分析阶段以及机理分析阶段,目前尚处于理论探索阶段.(2)从注入性、密闭性、经济性、储容量和CO₂埋存机理等多个角度出发,通过与其他埋存方式对比,分析了气化腔埋存的特点与优势:注入性良好;密闭性与未开发煤层类似,但更为复杂;显著节约CO₂运输成本;埋存潜力巨大;埋存机理非常复杂,需要考虑气化腔形态、边壁性质以及超临界CO₂与气化腔流体间复杂相互作用对注入和长期埋存过程的影响.(3)阐明CO₂气化腔埋存所涉及的关键科学问题和工程问题,并指出未来发展趋势.在以上工作的基础上,建议国家...     

一种可反应性纳米SiO2的制备和表征及其摩擦磨损性能研究

以正硅酸四乙酯为前驱体,以含不饱和双键碳链为修饰剂采用原位表面修饰法合成出1种可反应性纳米二氧化硅并对其结构进行表征;测定其透光率并得出在介质中的分散性;采用往复摩擦磨损试验机和四球摩擦磨损试验机考察纳米二氧化硅作为汽油机油添加剂的摩擦磨损行为,并用扫描电子显微镜及能量色散谱仪对其磨痕进行观察和分析.结果表明:SiO2 纳米微粒可以直接分散于基础油等油性介质中并具有良好的分散稳定性;作为润滑油添加剂表现出优异的抗磨减摩性能,并对磨损表面起到一定的修复作用.这是由于含双键有机物的存在,在摩擦过程中形成了聚合物膜而起到良好的减摩作用.     

活性自由基聚合法合成新型裘皮型羧酸酯基功能高分子

采用原子转移自由基聚合反应(ATRP)经二步法合成了一种裘皮型羧酸酯基功能高分子.首先以氯化亚铜-联吡啶络合物(CuCl-bPy)为催化体系,以a-溴代丙酸乙酯(EBP)为引发剂、乙腈(AN)为溶剂在80℃进行甲基丙烯酸甲酯(MMA)的均相ATRP反应,合成得到带溴原子端基的线型聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-Br),其分子量分布呈单分散性(Mn=7.5～8.6x 104,PDI≤1.08);利用所合成PMMA-Br为大分子引发荆、二乙烯基苯(DVB)为单体(交联剂)、氯化亚铜*五甲基二亚乙基三胺(CuCl·PMDETA)为催化剂,在110℃苯甲醚(PME)溶液中进行DVB的活性原子转移自由基聚合反应,合成得到了一种12臂,臂长为120nm～140nm的裘皮型羧酸酯基功能高分子.分析结果表明,所合成裘皮树脂的尺寸均一性良好(PDI≤1.54).     

热解压力及气氛对神府煤焦气化反应活性的影响

利用加压热重分析仪研究了热解压力和气氛对神府煤焦CO2气化反应活性的影响。实验表明,在氮气中,加压热解导致焦油发生再沉积和再聚合反应,即焦油的二次反应,在煤焦颗粒表面上形成二次反应产物层,其活性很差,覆盖煤焦微孔的开孔,影响煤焦的初期气化反应性。氢气中热解,氢气与煤焦中的碳发生加氢气化反应, 生成甲烷和其他碳氢化合物,在煤焦颗粒上产生活性位,对煤焦起到活化作用,高压加氢热解有利于加氢气化反应和提高产物煤焦的气化反应活性。加氢气化反应可以在一定程度上消除焦油二次反应的负面影响,并活化煤焦。     

PVC塑料流化床气化试验研究

为开发城市生活垃圾低污染流化床气化与旋风燃烧熔融技术,研究了垃圾中广泛存在的PVC塑料在流化床内的气化特性与污染物生成机理。不同温度和过量空气系数下进行了流化床PVC气化试验,分析了不同工况对PVC中Cl转化为HCl的影响。实验结果表明,反应高于600 ℃、过量空气系数大约0.4时,Cl转化为HCl的选择性达到95％以上;气化效率达到22％～25％,气化气热值达到2 000 kJ/m3～2 300 kJ/m3。反应高于700 ℃,PVC流化床气化生烟量明显减少,过量空气系数0.6时,生烟量减少到PVC质量的10％左右。提出的HCl析出与生烟机理较好地解释了试验结果,为城市生活垃圾气化熔融技术提供了相关基础数据与污染物生成及控制方法。     

基于概念密度泛函理论磷酸酯类反应性物质毒性预测

磷酸酯类反应性物质是乙酰胆碱酯酶不可逆抑制剂。本文应用概念密度泛函理论(CDFT),采用四组条件(B3LYP/6-311++G(2d, 3p)/gas,B3LYP/6-311++G(2d, 3p)/CPCM/water,MP2/6-311++G(2d, 3p)/gas,MP2/6-311++ G(2d, 3p)/CPCM/water),对20多个磷酸酯反应性物质进行反应性描述指数计算,包括分子的化学势μ,绝对硬度η、亲电性指数ω、分子的前线轨道能量等分子整体描述参数,以及原子福井函数、自然键轨道(NBO)电荷、Wiberg键级、NBO键级等分子局域描述参数。通过对反应性描述指数以及定量构性关系(QSPR)方程预测结果的比较分析,得出结论：大多数化合物亲电进攻的反应中心发生在磷原子上;磷酸酯类化合物侧链乙胺基叔氮的质子化,将显著增强反应中心磷原子的亲电进攻能力;B3LYP/6-311++G(2d, 3p)/gas为最合理的计算条件;应用反应性描述指数建立的QSPR模型明显优于常规的2D-QSPR模型,能够用于乙酰胆碱酯酶不可逆抑制剂的精确毒性预测。