Zn-Al-Ce三元类水滑石的制备及性质研究

采用共沉淀法，水热合成层状化合物一硝酸根柱撑锌铝铈三元类水滑石，分别测定了各种单一金属盐溶液及M^2 ／M^3 摩尔比为2，Ce^3 ／Al^3 摩尔比为0．25的混合金属盐的NaOH滴定曲线，并利用XRD对不同条件下合成产物进行物相分析。实验结果表明：在M^2 ／M^2 =2，Ce^3 ／Al^3 =0．07～0．50，pH=5．8～6．5条件下进行多种离子共沉淀，并经120℃、6h水热处理后，均能合成结构单一的ZnAlCe—HTLLcs，利用TG—DTlA、FT—IR、ICP对合成物进行了表征，筛选出适宜的合成条件，并对HTLcs层状结构的热行为进行初步研究，结果表明ZnAlCe—HTLcs热稳定性较差，层间结合水、层板羟基及层间客体物种(NO3^-)失去温度在240℃左右，易于转化为复合氧化物，将此复合氧化物应用于NO的催化?肖除反应，680℃下NO的转化率高达近100％。     

阳离子交换皂石黏土在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析中的应用

将一种人工合成的无机聚合物——蒙脱石皂石黏土（smectite,Sm）应用于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析（matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry, MALDI-TOF-MS）,以检测糖类化合物。 将传统的有机基质2,4,6-三羟基苯乙酮（trihydroxyacetophenone, THAP）与阳离子交换后的皂石黏土混合制备成新型复合基质,应用于糖类化合物的检测。通过比较不同的制样方法,测定不同分子直径的糖类化合物,发现由于受复合基质晶面间距的限制,只有小分子糖类化合物能进入晶面间隙充分接触有机基质并被离子化,从而实现对小分子糖类化合物的选择性检测。     

页岩有机质纳米孔隙气体吸附与流动规律研究

页岩储层孔隙结构复杂, 气体赋存方式多样. 有机质孔隙形状对受限空间气体吸附和流动规律的影响尚不明确, 导致难以准确认识页岩气藏气体渗流机理. 为解决该问题, 本文首先采用巨正则蒙特卡洛方法模拟气体在不同形状有机质孔隙(圆形孔隙、狭长孔隙、三角形孔隙、方形孔隙)内吸附过程, 发现不同形状孔隙内吸附规律符合朗格缪尔单层吸附规律, 分析了绝对吸附量、过剩吸附浓量、气体吸附参数随孔隙尺寸、压力的变化, 研究了孔隙形状对气体吸附的影响. 在明确不同形状有机质孔隙内气体热力学吸附规律基础上, 建立不同形状有机质孔隙内吸附气表面扩散数学模型和考虑滑脱效应的自由气流动数学模型, 结合分子吸附模拟结果研究了不同孔隙形状、孔隙尺寸有机质孔隙内吸附气流动与自由气流动对气体渗透率的贡献. 结果表明, 狭长孔隙内最大吸附浓度和朗格缪尔压力最高, 吸附气表面扩散能力最弱. 孔隙半径5 nm以上时, 吸附气表面扩散对气体渗透率影响可忽略. 本文研究揭示了页岩气藏实际生产过程中有机质孔隙形状对页岩气吸附和流动能力的影响机制.      

西北太平洋表层沉积物地球化学特征及其物源指示意义

为深入了解西北太平洋表层沉积物地球化学特征及物质来源,对大洋40航次在西北太平洋马尔库斯-威克海山区采集的表层沉积物进行了全岩地球化学和黏土矿物测试分析。结果表明,研究区表层沉积物稀土元素（REE)平均质量分数为302.87×10^-6,北美页岩标准化稀土配分模式与黄土相似,并具Ce轻微负异常和Eu无异常特征。稀土配分模式、判别函数（discriminant functions,DF）、M/I（蒙脱石/伊利石）及涂片鉴定等结果指示沉积物物源具有多源性,主要为陆源风尘物质,并受海洋自生物质的强烈影响,海山玄武岩及其蚀变产物和硅质生物也有一定的贡献。研究区沉积物稀土特征既不同于边缘海沉积物,也有别于远洋沉积物,而与弧后盆地沉积物类似。结合1/δCe-LREE/HREE和LREE/HREE-Y/Ho判别图解结果,研究区沉积物物源结构属性应介于边缘海沉积物与远洋沉积物之间,为洋陆过渡区沉积。     

CO2-水-页岩相互作用的研究现状及展望

简要综述了CO2、水和页岩间矿物的相互作用,分析了CO2注入到地下进入页岩层后,地下含水层pH值的变化,并根据页岩层的矿物学组成分为黏土矿物和脆性矿物,较为详细地描述了CO2与黏土矿物和脆性矿物之间发生的地球化学反应,概述了此反应对页岩层孔隙度和渗透率的影响。同时,也讨论了CO2增强页岩气开采的现实问题及发展趋势,为今后的研究提供了参考。     

V_2O_5/Ti-Ce-PILC在H_2S选择性催化氧化过程中的催化性能

合成了TiO_2-CeO_2柱撑黏土负载V_2O_5催化剂,通过XRD、氮气吸附脱附、TG、FT-IR、H_2-TPR、NH_3-TPD、XPS等方法对其物理化学性质进行了表征,研究了该催化剂在H2S选择性催化氧化反应中的活性。结果表明,负载5%V_2O_5的TiO_2-CeO_2柱撑黏土在180℃下催化效果最好,且尾气中不含SO_2。V_2O_5、TiO_2和CeO_2之间的相互作用提高了催化剂的活性,CeO_2提高了催化剂的热稳定性,同时提供大量晶格氧,加强了V_2O_5的氧化还原作用,降低了反应温度;TiO_2加强了VO_x和CeO_x的再氧化,降低了硫酸盐的覆盖率,从而降低了催化剂的失活速率。     

反应条件对Cu/Al-Ce-PILC上丙烯选择性催化还原NO反应的影响

 采用聚合羟基复合阳离子合成交联黏土Al-Ce-PILC, 经SO2-4改性后,以浸渍法制备了铜基交联黏土催化剂Cu/Al-Ce-PILC, 并将其应用于C3H6选择性还原NO的反应,考察了预处理气氛、 O2和C3H6浓度、空速、水蒸气和SO2等反应条件对催化剂性能的影响. 结果表明, He预处理后催化剂表面的Cu物种以Cu+和Cu2+两种形式存在,而H2预处理后仅以Cu+存在, NO转化率最大值由23%升至56%. 反应体系中适当的O2和C3H6浓度可促进NO还原为N2, 但过高的浓度反而可降低NO的还原活性, O2同时可起到抑制积炭、清洁催化剂表面的作用. NO转化率随着空速的增大而降低. 10%水蒸气的存在可抑制NO的还原和C3H6的氧化,其转化率曲线向高温方向位移. 但是,由于金属氧化物交联柱表面的疏水特性, Cu/Al-Ce-PILC较Cu/ZSM-5具有较强的耐湿热稳定性, NO和C3H6最大转化率仅分别下降13%和5%. SO2的存在明显抑制了催化剂的低温活性,但对高温活性有一定促进作用.     

改性黏土负载多乙烯多胺对H_2S的高效捕集

以工业建材级黏土矿石粉为原料,经酸处理或煅烧改性后,利用其多孔性负载多乙烯多胺制得吸附材料,并考察了其硫化氢脱除性能.实验结果表明,经400℃煅烧改性的材料的硫化氢脱除效果最佳.考察了负载方法、吸附温度、水蒸气预处理和负载量等因素对吸附的影响,发现在较低温度以及预加湿的情况下,硫化氢的脱除效果最显著,脱除率接近100%.负载量为33.3%的吸附剂的穿透硫容及饱和硫容均优于其它负载量的吸附剂.再生实验表明,吸附剂可以在较低温度下轻易再生,且多次再生后脱硫效果无显著下降.红外光谱和比表面积测试结果表明,该吸附剂对硫化氢的吸附以化学吸附为主.     

井下恶劣环境冲击波发生器热管理的实验研究

页岩油开采系统面临井下恶劣环境,为了保证设备的长期稳定性,本文提出了一种外部热防护配合内部储热的井下冲击波发生器热管理系统。构建石蜡与泡沫铜的复合相变材料储热装置,并对多种热防护措施进行评估。结果表明,在100℃井下热环境中,外环境对于系统内部电子元件的影响较大;在仅使用空气作为隔热层的情况下,热辐射占比大于30%,而使用酚醛树脂可以有效提升热防护层的等效热阻;然而随着外部环境温度的提升,热防护层的效果逐渐降低。采用热防护结合内部相变储热的热管理方法,可将电子元件持续工作1.5 h时的节点温度控制在90℃以下。     

热-流-固耦合作用下页岩气储层渗透率的演化机制

为了研究热-流-固耦合作用下页岩渗透率的演化机制,考虑热解吸、有效应力和热膨胀对页岩渗透率的影响,提出了页岩的有效应力-渗透率模型,该模型能够分析吸附应变和热膨胀应变对页岩渗透率的影响机制。基于该模型和多孔介质弹性理论,建立了单轴应变条件下页岩气储层的热解吸渗透率模型,该模型能够探讨页岩渗透率随温度和孔隙压力的演化规律。利用室内实验观测的页岩岩样渗透率实验数据,验证了该模型的有效性和准确性。结果表明：(1)热解吸渗透率模型能较好地拟合恒压变温条件下的Marcellus页岩渗透率。(2)探讨了恒温条件下页岩渗透率随孔压的演化机制,发现恒温条件下渗透率的演化规律呈“U形”,温度越高,渗透率随孔压下降的反弹现象越不明显。(3)分析了恒压条件下页岩渗透率随温度的演化机制,发现恒压条件下渗透率随温度的演化规律呈“倒U形”,孔隙压力越大,温度对渗透率的影响越小。(4)分别在恒温和恒压条件下对热解吸渗透率模型进行敏感性分析,发现泊松比越大,渗透率比值梯度越大,孔隙体积模量越大,渗透率比值梯度越小。恒压条件下,当线胀系数大于临界值或朗缪尔体应变小于临界值,渗透率的演化规律不呈现“倒U形”。恒温条件下,...