光电催化分解水和还原CO2研究进展

 介绍了光电催化（PEC）分解水和还原CO₂的基本原理、研究进展。探讨了提高PEC效率的关键策略，主要包括通过能带调控、形貌控制和敏化提高光吸收，通过助催化剂促进表面反应，以及通过构建局部偶极或异质电场、形貌调控和界面修饰促进电荷分离与传输等。     

微波水热法制备不同形貌的PbS纳米晶

纳米晶的形貌对其性能有很大的影响，形貌调控一直是纳米晶合成工艺中的重要环节.在文献报道中，硫化铅纳米晶（PbS NCs）的形貌调控大多依靠改变配体分子的类型或使用模板分子，制备过程较复杂，且具有随机性.实验使用β-乳球蛋白作为配体，合成了立方相的PbS NCs.通过调节β-乳球蛋白和Pb²⁺的混合时间，干预配体与前驱体离子的螯合时间，从而进一步影响后续的晶体生长.当预混合时间为6 h时，得到纳米棒形貌；不进行预混合时，得到纳米球形貌；预混合时间为1 h时，得到纳米花形貌.建立了一种简单易行的调控纳米晶形貌的方法，并证实了蛋白大分子作为纳米晶配体的可行性及其良好的调控作用.     

火焰合成凝聚相纳米材料调控技术的研究进展

火焰合成法是一种凝聚相纳米材料制备手段。该文聚焦于火焰合成凝聚相纳米材料形貌、组分和微观结构调控技术，关注火焰稳定性、火焰温度与组分场、产物粒径与形貌和产物理化性质4个方面。火焰稳定性调控主要总结了旋流稳定法(包括旋流数的计算方法和设计准则)、辅助火焰法、保护壳气法和高焓前驱液法等；火焰温度与组分场调控主要包括燃空当量比调节、冷却网架设、淬冷环架设和前驱液调控等技术；产物粒径与形貌可通过基底材料、液滴微爆、超细雾化、高沸点活性剂添加和等离子体放电等技术进行调控；产物理化性质可由晶体结构、元素掺杂、核壳类结构设计和后热处理等方法调控。前两方面注重材料外部火焰结构调控，后两方面注重材料内部性质调控，在实际实验或生产中，需要根据具体情况综合运用。     

部分外包混凝土加固后H型钢柱的轴压性能试验

对普通H型钢框架柱进行部分外包混凝土加固后,形成型钢部分外包混凝土组合柱(PEC柱).通过对2种截面型钢的6根PEC柱试件进行单向轴压试验,分析了3种不同的构造形式下PEC柱的荷载-位移曲线、承载能力、刚度、延性、破坏模式等力学性质.结果表明:PEC组合柱具有较高承载能力和刚度;与另外2种构造形式相比,设置了拉结筋的试件具有更高的承载能力和刚度,可以更好地约束混凝土与型钢的相对滑移,并有效地约束了H型钢翼缘的屈曲,提高了混凝土承载力的贡献效果;在框架柱中设置了拉结筋后,由于在加载过程中柱子的屈服位移增大,极限位移减小,所以其延性有所降低.     

PEC柱-型钢梁半刚性框架抗震性能试验研究

为了研究PEC柱(partially encased concrete column)-型钢梁半刚性框架的受力特点、滞回性能、延性及破坏模式,对PEC柱-型钢梁顶底角钢连接的半刚性框架进行了低周反复荷载试验。试验共设计了三个框架,参数为轴压比和螺栓边距。通过试验数据得到了此类框架的滞回曲线、刚度退化、延性系数等抗震性能指标,分析了顶底角钢节点的初始转动刚度。试验结果表明:增大轴压比可以提高半刚性框架的极限承载力,承载力提高了8.9%;但延性有所降低,平均位移延性系数减小了37.9%;减小螺栓边距可以提高节点初始刚度,减缓刚度退化,增加框架延性;PEC柱-型钢梁顶底角钢连接的半刚性框架滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能。     

混合联肢PEC墙结构简化力学分析模型及承载力计算

为克服钢筋混凝土墙肢底部易发生脆性破坏的缺点,提高联肢剪力墙结构的抗震性能,采用PEC剪力墙肢代替混合联肢剪力墙结构中的钢筋混凝土剪力墙肢,形成新型混合联肢PEC墙结构．通过改变钢连梁截面尺寸、PEC墙肢宽厚比以及楼层数形成3个系列共8个模型,研究了弹性耦连比和改变弹性耦连比的方式对混合联肢PEC墙结构滞回性能和应力分布的影响．结果表明：各个系列模型滞回曲线均饱满而稳定,未出现明显捏缩现象,证明混合联肢PEC墙结构抗震性能好、耗能能力强,适用于高烈度抗震设防地区;与已有联肢墙结构研究成果一致,弹性耦连比是影响混合联肢PEC墙结构整体性能的主要因素,并不会因为实现方式不同而影响结构应力分布规律;为保证结构达极限承载能力状态时各层钢连梁均发生剪切屈服并充分发展塑性,同时避免受拉侧墙肢发生延性较差的小偏心受拉破坏,应控制弹性耦连比小于等于70%;基于有限元模型分析结果,探讨了混合联肢PEC墙结构受力机理,建立了结构简化力学分析模型,给出了极限承载力计算公式;试验及有限元模型分析结果与理论计算结果误差在15%以内,且均为理论值偏低,证明本文提出的混合联肢PEC墙结构极限承载力计算公式精度较高且...     

“微-纳”PCL纤维支架多级结构对巨噬细胞极化状态的调控

为探究纤维基材料的孔径和表面形貌对巨噬细胞极化表型的影响，结合静电纺丝技术和溶液诱导结晶法制备不同孔径的微-纳多级结构聚己内酯(polycaprolactone, PCL)纤维支架。通过微观形貌分析及水接触角、拉伸性能和生物性能测试分别评价支架的形貌、润湿性、力学性能及其调控的巨噬细胞极化表型。结果表明：大直径的纤维支架比小直径的纤维支架的孔径大、刚度低，更有利于巨噬细胞向M2型极化(抑炎表型)。相比光滑的纤维支架，具有串晶结构的大孔径纤维支架能够促进巨噬细胞分泌抑炎细胞因子IL-4,并减少促炎因子IL-6的分泌。     

极薄钨单质种子层制备形貌疏松的三氧化钨薄膜的电致变色性能研究

氧化钨薄膜(3WO)具有出色的电致变色性能,但是目前物理法制得的3WO薄膜形貌往往比较致密,从而影响其变色性能和循环寿命.本文采用磁控溅射方法,首先在I TO透明导电基底上制备一层极薄的钨(W)单质薄膜,之后在W薄膜上方制备3WO薄膜,通过调控W单质薄膜的疏松形貌对3WO薄膜形貌进行调控以提高其电致变色性能.为了保证薄...     

冷弯薄壁C型钢PEC柱的承载能力分析

为研究冷弯薄壁带肋C型钢部分外包组合柱(PEC柱)的轴心受力性能,采用非线性有限元分析软件ABAQUS对2组14根带纵向折角肋的冷弯薄壁C型钢PEC柱进行模拟分析,通过模拟得到冷弯薄壁带肋C型钢PEC柱的破坏模式、承载能力、荷载-位移曲线和应力分布.结果表明:混凝土使冷弯薄壁C型钢的屈曲破坏得到很大程度的缓解;冷弯薄壁C型钢对混凝土的约束使混凝土强度得到充分发挥;冷弯薄壁C型钢的强度、刚度和稳定性明显提高.     

内插矩形翼纵向涡发生器的强化传热圆管性能分析

通过三维数值模拟,对不同倾角α下的内插矩形翼纵向涡发生器的强化传热圆管的传热、阻力及综合换热性能(PEC)进行研究,并对其流动及传热机理进行分析。结果表明:在所研究范围内,强化传热圆管的努塞尔数Nu和阻力系数f均高于光管,其努塞尔数比光管提高了68%~147.8%,阻力系数比光管提高了159.7%~1 437.9%;随倾角的增大,强化传热圆管的Nu及f持续增大,PEC值持续降低。     

碳排放CO2温室效应机制

基于两个化学反应(1)CO₂+H₂O→H₂CO₃和(2)H₂CO₃+3H₂O→H₂CO₃·3H₂O,采用量子化学方法,优化获得反应物和产物分子结构,计算其红外振动光谱和化学反应的热力学数据,确定这些化合物对红外辐射的吸收与强度.研究发现,反应(1)和(2)能自发发生反应,产生H₂CO₃和H₂CO₃·3H₂O(三水碳酸);H₂CO₃具有较强的红外辐射吸收(重要的吸收频率1 919.9 cm^-1和强度426.7 km/mol等),H₂CO₃·3H₂O具有很强的红外辐射吸收(重要的吸收频率3 145.9 cm^-1和强...     

高剪切反应器中有机相强化KHCO3/K2CO3溶液吸收CO2研究

在高剪切反应器（HSR）中研究了不同有机分散相对KHCO₃/K₂CO₃溶液吸收CO₂的强化效果，并考察了有机相与有机胺溶液复配使用对CO₂吸收率的影响。实验结果表明：环己烷、正庚烷对KHCO₃/K₂CO₃溶液吸收CO₂的强化效果明显，甲苯、正辛醇对KHCO₃/K₂CO₃溶液吸收CO₂则没有明显的强化效果；CO₂吸收率随HSR转速的增加而增加，随气液比、温度的增加而降低；环己烷对加入二乙醇胺活化的K₂CO₃溶液有较为明显的强化作用，CO₂吸收率最高可提高23%。与文献中不同反应器的对比表明HSR对CO₂具有较高的吸收效率。     

超重力吸收与批式解吸工艺结合用于乙醇胺(MEA)-乙醇溶液沼气脱碳的研究

利用超重力反应器对乙醇胺（MEA）-乙醇溶液用于沼气脱碳的吸收性能进行了研究,将批式解吸工艺用于沼气脱碳,对使用了加热器的MEA-乙醇富液的批式解吸性能进行分析。研究发现进液量、进液MEA含量和转子转速的升高以及进气量、进气CO₂含量的降低会提升脱碳效果;最佳转子转速为1 000 r/min,此时当进入超重力反应器的n（CO₂）/n（MEA）<0.4时CO₂去除率可以接近100%;解吸液CO₂负荷最低可以达到0.03 mol/mol;在MEA浓度4.92 mol/L、解吸时间20 min时,单位解吸能耗（释放单位质量CO₂的能耗）达到最低,为3.17 MJ/kg,此时解吸液负荷为0.16 mol/mol。批式解吸可以通过控制解吸时间准确地调节解吸液CO₂负荷,吸收-解吸循环次数的增加不会导致脱碳效果的恶化。     

超重力吸收与批式解吸工艺结合用于乙醇胺(MEA)-乙醇溶液沼气脱碳的研究

利用超重力反应器对乙醇胺（MEA）-乙醇溶液用于沼气脱碳的吸收性能进行了研究,将批式解吸工艺用于沼气脱碳,对使用了加热器的MEA-乙醇富液的批式解吸性能进行分析。研究发现进液量、进液MEA含量和转子转速的升高以及进气量、进气CO₂含量的降低会提升脱碳效果;最佳转子转速为1 000 r/min,此时当进入超重力反应器的n（CO₂）/n（MEA）<0.4时CO₂去除率可以接近100%;解吸液CO₂负荷最低可以达到0.03 mol/mol;在MEA浓度4.92 mol/L、解吸时间20 min时,单位解吸能耗（释放单位质量CO₂的能耗）达到最低,为3.17 MJ/kg,此时解吸液负荷为0.16 mol/mol。批式解吸可以通过控制解吸时间准确地调节解吸液CO₂负荷,吸收-解吸循环次数的增加不会导致脱碳效果的恶化。     

退化秋茄林的补水修复实验研究

以陆化导致的退化秋茄林为研究对象, 通过周期性补水实验, 从沉积物的理化性质和植物生理指标的变化, 探明补水对秋茄成林的修复效果。主要结果如下: 1) 补水后沉积物的含水量、pH、盐度、总氮和有机质含量总体上高于对照组, 补水改善了沉积物的营养和盐度条件; 2) 补水修复显著提高植物的净光合速率、水分利用效率和叶绿素a 含量(P<0.05), 降低胞间CO₂浓度, 有效地改善退化秋茄林的光合作用状态, 增强秋茄叶片吸收和转化光能的能力; 3) 对照组植物光系统Ⅱ(PS Ⅱ)最大荧光效率(F_v/F_m)显著低于0.8 (常用阈值),说明陆域化的秋茄林已处于光抑制状态; 但补水后F_v/F_m显著提高(P<0.01), 接近0.8, 说明植物健康状态得到显著改善; 4) 补水提高秋茄叶片PS Ⅱ反应中心的光化学效率, 显著改善双光系统间激发能分配的失衡状态, 有效降低天线色素热耗散, 光能分配趋于高效, 提高了叶片光能的光化学利用效率。研究结果表明, 周期性补水是陆域化的退化红树林生境改善的有效修复方法。     

膜反应器中生物质甘油制氢反应的热力学研究

采用吉布斯自由能最小化方法对膜反应器中生物质甘油水汽重整制氢反应进行热力学研究,考察了温度、压力、水与甘油进料比(S/G)等条件对反应性能的影响,并分析副产物CO和CH₄的生成、积炭的生成、移去CO₂、O₂的添加等对氢气产量和反应体系平衡组成的影响.结果表明:T=900 K,p=100 kPa,S/G=12时,在膜反应器中及时移除CO₂可提高氢气产量和选择性,氢气产量高达6.86 mol H₂/摩尔甘油,选择性98.00%; 在反应体系中添加少量的O₂(摩尔分数<1%)有利于抑制CO和CH₄的生成,而氢气产量几乎不受影响.     

CO2辅助蒸汽驱对四种钢的腐蚀性能影响模拟

CO₂辅助蒸汽驱是稠油开采的新型方式,但有关CO₂辅助蒸汽驱注气井中井下管柱CO₂腐蚀行为的研究较少。为此,利用高温高压釜模拟CO₂辅助蒸汽驱注气井筒工况,在CO₂分压为2 MPa,240 ℃的条件下,对4种常用的油套管钢进行了失重腐蚀挂片试验,得到了模拟工况下油套管钢的腐蚀速率,利用SEM观察了4种材质的微观腐蚀形貌,并采用SEM和EDS对4种管材的腐蚀产物进行了表征。结果表明,在实验条件下,4种材质的均匀腐蚀速率均小于油田的腐蚀控制指标（0.076 mm/a）;N80钢的腐蚀形态为均匀腐蚀,而3Cr、9Cr和13Cr钢的腐蚀形态为局部腐蚀;4种钢材的腐蚀速率均满足CO₂辅助蒸汽驱注气井筒腐蚀控制要求。     

温室零浓度差CO2施肥与送风耦合法对番茄生长的影响

 CO₂匮缺与低风速是温室存在的普遍现象,即使在温室通风状态下也不例外。在温室通风时,为减少CO₂逸散、提高CO₂利用效率,采用零浓度差CO₂施肥法同时进行室内送风,并对试验温室与对照温室内番茄冠层净光合速率、CO₂利用效率、番茄冠层蒸腾速率进行调查。结果表明,当太阳辐射强度从383.5 W·m^-2增加到940.1 W·m^-2时,试验温室番茄冠层净光合速率从1.9 g·m^-2·h^-1升高到5.3 g·m^-2·h^-1,比对照温室番茄冠层净光合速率高出1.3~1.6 倍;而试验温室番茄冠层蒸腾速率从0.17kg·m^-2·h^-1升高到0.56 kg·m^-2·h^-1,比对照温室番茄冠层蒸腾速率高出1.2~1.4 倍;CO₂利用效率近似于1。研究表明,在温室通风状态下采用零浓度差CO₂施肥法同时进行室内送风是设施栽培增产的有效途径。     

燃煤电厂CO2捕集驱油封存技术及应用

 燃煤电厂烟气CO₂捕集驱油封存技术是提高特低渗透油藏采收率和减少温室气体排放的有效方法。针对燃煤电厂CO₂捕集和大幅度提高低渗透油藏采收率的技术瓶颈开展研究,形成了燃煤电厂烟气CO₂捕集纯化处理技术、CO₂驱提高采收率油藏适应性评价体系、室内实验技术和油藏工程优化设计技术系列,配套了CO₂驱注采工艺和地面工程技术系列,并建成国内外首个燃煤电厂烟气CO₂捕集与驱油示范工程。实践表明,技术应用效果良好,开发的高效CO₂捕集溶剂及工艺比传统单乙醇胺（MEA）工艺捕集成本降低35%,CO₂驱油与封存示范区累计注入CO₂ 12.8万t,累计增油2.9万t,封存CO₂ 11万t。