页岩矿物不同润湿性表征与吸附微观机理

无机矿物作为页岩气吸附的重要载体,其表面性质对甲烷吸附能力有着重要影响,而润湿性作为固体重要表面性质之一,对矿物气体吸附能力的影响不可忽视.文章以蒙脱石和石英作为研究对象,通过对矿物表面甲基化(-CH₃)和羟基化(-OH)处理来改变其润湿性,以探究无机矿物表面润湿性对甲烷吸附能力的影响.采用分子动力学方法研究矿物体系的润湿性,用接触角对润湿性进行定量表征,并构建纳米狭缝,结合巨正则蒙特卡罗方法模拟润湿性改变前后,CH₄在矿物中的吸附变化.研究结果表明,水滴在羟基化矿物表面迅速破裂并铺展在矿物表面,而在甲基化表面铺展程度较小,普遍呈半球形.羟基化蒙脱石和石英表面的润湿接触角分别为12.7°和26.5°,均小于其甲基化表面接触角62.5°和85.7°.甲基化矿物甲烷吸附量均高于其羟基化,气体几乎大都以吸附状态位于孔隙壁面,随着矿物亲水性的减弱,其对甲烷吸附能力增强.     

4’-羟基联苯-4-甲酸、1, 3-二吡啶基丙烷构筑的一维镉配位聚合物的晶体结构和荧光性质

水热条件下采用Cd(NO3)2·4(H2O),4′-羟基联苯-4-甲酸和1,3-二吡啶基丙烷作为反应物合成出一个新的一维镉配位聚合物{[Cd(4′,4-Hhbc)2(bpp)2]}n(1)(4′,4-H2hbc=4′-羟基联苯-4-甲酸,bpp=1,3-二吡啶基丙烷),并分别用元素分析、红外光谱、差热分析、X-射线粉末衍射、紫外吸收光谱和X-射线单晶衍射等表征了该结构。晶体结构分析结果表明:μ2桥联的1,3-二吡啶基丙烷将镉金属离子连接成一维链结构。荧光分析表明常温固态下配合物1发射蓝色荧光,且在440 nm处的荧光寿命为3.2 ns。     

4’-羟基联苯-4-甲酸、1,3-二吡啶基丙烷构筑的一维镉配位聚合物的晶体结构和荧光性质

水热条件下采用Cd(NO₃)₂·4(H₂O),4'-羟基联苯-4-甲酸和1,3-二吡啶基丙烷作为反应物合成出一个新的一维镉配位聚合物{[Cd(4',4-Hhbc)₂(bpp)₂]}_n(1)(4',4-H₂hbc=4'-羟基联苯-4-甲酸,bpp=1,3-二吡啶基丙烷),并分别用元素分析、红外光谱、差热分析、X-射线粉末衍射、紫外吸收光谱和X-射线单晶衍射等表征了该结构。晶体结构分析结果表明:μ₂桥联的1,3-二吡啶基丙烷将镉金属离子连接成一维链结构。荧光分析表明常温固态下配合物1发射蓝色荧光,且在440nm处的荧光寿命为3.2ns。     

羧基化核壳磁性纳米Fe3O4吸附剂的制备及对Cu2+吸附性能

在以共沉淀法制备的磁性纳米Fe3O4粒子(Magnetic nanoparticles, MNP)表面进行了化学修饰, 制备了一种新型富含羧基功能团的核壳磁性纳米吸附剂(Carboxylic functionalized Fe3O4 magnetic nanoparticles, CMNP). 利用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 X射线能量色散谱(EDS)、 振动样品磁强计(VSM)、 傅里叶变换红外光谱(FIIR)和热重分析仪(TGA)对CMNP的形貌、 结构、 化学组成和磁性能进行了表征, 并考察了吸附剂对Cu2+的吸附性能, 研究了溶液pH值、 吸附时间和Cu2+初始浓度对吸附性能的影响. 结果表明, 羧基化核壳磁性纳米Fe3O4颗粒的平均粒径为15 nm, 具有良好的超顺磁性, 饱和磁化强度为41.84 A·m2/kg, 在10 min中内可达到吸附平衡, 在pH=7.0时吸附量最高, 吸附等温数据符合Langmuir模型, 饱和吸附量qm= 43.48 mg/g.