复合光催化剂CdS-Pt/TiO2制备及可见光光解海水制氢性能

水热法制备了单斜CdS与Pt/TiO2复合的光催化剂.通过X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱、扫描电子显微镜和BET方法对催化剂进行了表征.以可见光光解纯水和海水制氢为探针反应,考察了CdS-Pt/TiO2光催化剂的活性.结果表明:海水中无机盐的存在有利于电子给体捕获光生空穴,提高了电子和空穴的分离效果;海水中单斜CdS可转化为立方和六方混合晶相.最佳条件下,催化剂光解海水制氢活性比纯水提高了33%,而且有较高的稳定性.     

硫代多联吡啶铂(Ⅱ)配合物的合成、性质及在光催化制氢中的应用

合成了2个新配体4-(4-硫代乙酸)甲苯基-6-苯基-2,2’-联吡啶HC^N^N(PhCH2SCOCH3)(L3)和6-(4-硫代乙酸)甲苯基-2,2’-联吡啶HC^N^N(CH2SCOCH3)(L5)及其发光的铂(Ⅱ)配合物ClPtC^N^N(PhCH2SCOCH3)(C3)和ClPtC^N^N(CH2SCOCH3)(C5).通过1H NMR谱和质谱对它们的结构进行了表征,采用X射线单晶衍射分析确定了C3的晶体结构.利用紫外-可见吸收光谱、发射光谱及激发态寿命测定研究了它们的光物理性质和电化学性质,以及配合物作为光敏剂在光催化制氢中的应用.通过系列配合物产氢效率的比较,揭示了它们的产氢效率和激发态寿命的关系.     

三元镍基硫属化物纳米棒阵列的简单合成及其高效的电催化析氧性能北大核心CSCD

通过一步溶剂热法成功合成了泡沫镍(NF)支撑的三元镍基硫属化物(Ni_(3)(Se_(x)S_(1−x))_(2))纳米棒阵列。结构表征结果表明,所得三元Ni_(3)(Se_(x)S_(1−x))_(2)纳米棒属于三方物相,在泡沫镍基底上形成了有序的阵列结构。由于其快速的载流子传输效率、丰富的活性位点和多阴离子的协同效应,Ni_(3)(Se_(0.3)S_(0.7))_(2)/NF纳米棒阵列具有最佳的电催化性能。在1.0 mol/L的KOH溶液中,电流密度为50 mA/cm2时,过电势仅为344 mV,塔菲尔斜率为40.17 mV/dec,同时具有优异的电化学稳定性。更重要的是,以商用Pt/C为阴极,Ni_(3)(Se_(0.3)S_(0.7))_(2)/NF纳米棒阵列为阳极进行全分解水实验,仅需要1.49 V的电池电位即可提供10 mA/cm2的电解电流,表现出良好的电解水效果。该研究为电解水技术领域提供了一种高效的电催化剂,也为电化学能源技术中非贵重电催化剂的合理构建提供了有价值的见解。     

开放式天然气泄漏甲烷气体检测技术研究

天然气集输站场是天然气输送和储存过程中的枢纽,也是天然气泄漏检测的重点对象。传统的天然气泄漏检测技术响应慢、效率低,难以满足实际所需。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、无需维护等优点得到广泛应用。使用可调谐半导体激光吸收光谱技术实现了同时对天然气的主要成分甲烷、乙烯、乙炔三种气体实时测量的开放式检测和报警系统。实验结果表明,该系统响应时间小于2s,其甲烷、乙烯、乙炔的测量精度分别小于100ppm-m,40ppm-m,50ppm-m,为石油化工行业中天然气泄漏检测技术提供了新的技术方法。     

多孔介质中天然气水合物降压开采影响因素实验研究

使用自制的一维天然气水合物开采模拟实验装置,对天然气水合物降压开采进行了物理模拟实验研究,考察了降压幅度、降压速度对开采效果的影响.实验结果表明,降压幅度主要影响最终产出气体的总量,降压幅度越大,累积产气量百分比越大.降压速度越大,产气速率越高,当最终压力相同时,降压速度只影响开采持续时间,最终产气量百分比基本一致;降压速度越慢,当压力降到相同水平时累积产气量百分比越大,特别在降压初期这一现象更明显.     

多种纳米结构Fe掺杂TiO2光热耦合水分解制氢研究

氧空位是材料缺陷工程的重要组成. 基于光生氧空位的直接热利用, 实现纯水分解制氢的光热耦合实验, 被认为是太阳能综合利用的有效途径. 以多种制备方法合成的TiO₂纳米材料为基础, 研究了多种形貌纳米TiO₂及其Fe掺杂改性材料的光热耦合反应能力. 通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 X射线衍射(XRD)和电子顺磁共振(EPR)对晶体特征进行表征, 利用漫反射光谱(DRS)、 光致发光(PL)和三电极测试法表征了材料的性能, 并结合密度泛函理论(DFT)计算了产氢反应路径. 研究结果表明, 溶胶-凝胶法制备的纳米颗粒相比水热法制备的纳米片及纳米线, 体相内缺陷较多, 载流子强度高, 光热耦合产氢效果较差. Fe掺杂改性扩展了光响应, 增强了载流子分离和寿命, 降低了电子传输阻抗, 利于光反应过程中光生氧空位的形成, 克服了制氢反应中的关键能垒. 同时, 纳米材料中的缺陷促进了Fe离子的有效掺杂, Fe掺杂TiO₂纳米颗粒的光热耦合平均产氢量为9.73 μmol/g, 性能提升达13倍.     

LNG尾气中提取氦气的流程分析

LNG产业的蓬勃发展为资源利用开发了新的途径。基于液化天然气尾气的特点,文中提出了一种与液化天然气产业联产氦气的新方法,设计了相应的工艺流程。通过对尾气进行增压脱酸、冷凝分离、加氧脱氢、内纯化除杂等多种处理,可对天然气尾气中的氦进行有效提取分离,最终达到纯氦的技术指标。该方法有望使国内不具备工业提取价值的氦资源重新得到利用,在国内建立一种新型的氦供应途径。     

常见客体分子对笼型水合物晶格常数的影响

Natural gas hydrates are considered as ideal alternative energy resources for the future, and the relevant basic and applied research has become more attractive in recent years. The influence of guest molecules on the hydrate crystal lattice parameters is of great significances to the understanding of hydrate structural characteristics, hydrate formation/decomposition mechanisms, and phase stability behaviors. In this study, we test a series of artificial hydrate samples containing different guest molecules (e.g. methane, ethane, propane, iso-butane, carbon dioxide, tetrahydrofuran, methane + 2, 2-dimethylbutane, and methane + methyl cyclohexane) by a low-temperature powder X-ray diffraction (PXRD). Results show that PXRD effectively elucidates structural characteristics of the natural gas hydrate samples, including crystal lattice parameters and structure types. The relationships between guest molecule sizes and crystal lattice parameters reveal that different guest molecules have different controlling behaviors on the hydrate types and crystal lattice constants. First, a positive correlation between the lattice constants and the van der Waals diameters of homologous hydrocarbon gases was observed in the single-guest-component hydrates. Small hydrocarbon homologous gases, such as methane and ethane, tended to form sI hydrates, whereas relatively larger molecules, such as propane and iso-butane, generated sⅡ hydrates. The hydrate crystal lattice constants increased with increasing guest molecule size. The types of hydrates composed of oxygen-containing guest molecules (such as CO₂ and THF) were also controlled by the van der Waals diameters. However, no positive correlation between the lattice constants and the van der Waals diameters of guest molecules in hydrocarbon hydrates was observed for CO₂ hydrate and THF hydrate, probably due to the special interactions between the guest oxygen atoms and hydrate "cages". Furthermore, the influences of the macromolecules and auxiliary small molecules on the lengths of the different crystal axes of the sH hydrates showed inverse trends. Compared to the methane + 2, 2-dimethylbutane hydrate sample, the length of the a-axis direction of the methane + methyl cyclohexane hydrate sample was slightly smaller, whereas the length of the c-axis direction was slightly longer. The crystal a-axis length of the sH hydrate sample formed with nitrogen molecules was slightly longer, whereas the c-axis was shorter than that of the methane + 2, 2-dimethylbutane hydrate sample at the same temperature.     

分级孔结构g-C3N4光催化剂的制备及性能

以单分散SiO2为模板,通过简单的一步煅烧法制备具有分级孔结构的g-C3N4。与体相g-C3N4相比,分级孔结构的g-C3N4不仅可见光吸收性能和比表面积得到提高,而且更有利于光生电子-空穴的分离。此外,具有分级孔结构的g-C3N4具有明显增强的可见光驱动的光催化产氢活性,当SiO2和二氰二胺质量比为1∶1时,制备所得g-C3N4(C3N4-2)产氢速率几乎是体相g-C3N4的18倍。     

LNG耐超低温柔性管道研究进展综述

LNG (液化天然气)耐超低温柔性管道是开采、运输、存储LNG过程中的关键装备之一, 被誉为是LNG外输系统的“血管”. 近年来, 随着LNG的开发逐渐由近海走向深远海, 耐超低温柔性管道作为LNG外输系统中的核心输运装备迎来了更加广阔的发展前景, 同时也面临着由更加严苛的海洋环境带来的结构失效的挑战. 本文针对LNG耐超低温柔性管道的工程应用背景、结构设计、内流分析等方面进行了调研与综述, 总结了LNG耐超低温柔性管道上述各项技术的研究进展. 分析了LNG耐超低温柔性管道的波纹管状结构、螺旋缠绕结构和高分子材料的柔顺性结构特征的力学机理, 总结了实现柔顺性结构的方法, 梳理了LNG耐超低温柔性管道管内流体计算分析的规律, 并对LNG耐超低温柔性管道相关技术的未来研究热点提出了展望. 我国在LNG耐超低温柔性管道相关技术的研究工作中起步相对较晚, 突破LNG耐超低温柔性管道的结构设计分析与工业应用中的关键力学问题, 实现LNG耐超低温柔性管道的国产化研制, 对于实现我国深远海天然气资源开发的“卡脖子”技术的自主可控, 助力“碳达峰”国家战略目标的实现具有重要意义.