高校研究生网格化管理的探索与实践--以中国石油大学(华东)材料科学与工程学院为例

网格化管理理论是传统管理优势与现代信息技术高度融合的一种现代管理思想,目前在我国社会基层治理中得到广泛应用,并发挥出了巨大的优势,特别是新冠疫情爆发后,网格化社区管理构筑起了群防群治的严密防线,发挥出了巨大作用。在高校研究生管理水平亟待提升的形势下,将网格化管理理论应用于高校研究生管理服务中,建立分层分级管理和横纵结合的模式,是面对高等教育形势变化的应对举措,也是提升高校研究生管理水平的有效途径。网格化管理理论的应用,在学生日常管理和思想政治教育工作开展方面发挥出了独特的优势。

可控构建Co_(3)S_(4)@CoMoS核@壳材料用于氢溢流促进的高效加氢脱硫

过去几十年,通过催化加氢脱硫(HDS)实现超清洁油品的生产一直是石油炼制领域的研究重点.然而,常规的HDS催化剂因金属负载量较低及金属与载体之间的强相互作用,导致其对4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)类大分子的脱除效率较低.这类大分子反应物由于具有较大的空间位阻,使得其在催化剂表面活性位点上的吸附和反应更为困难,往往通过氢化反应进行脱硫反应.因此,为实现有效的脱硫反应,必须发展能高效解离和活化氢物种的催化剂.此外,通过氢化反应高效地脱除4,6-DMDBT通常需要在高温高压等苛刻条件下进行,这要求催化剂具备更高的活性、选择性和稳定性.为解决上述问题,本文通过奥斯瓦尔德熟化法制备了一种由多孔CoMoS外壳和Co_(3)S_(4)内核构成的Co_(3)S_(4)@CoMoS核@壳材料,并用于4,6-DMDBT类大分子的脱除.同时,通过原位表征和理论计算研究了该催化材料在HDS反应中的构效关系.SEM结果显示,制得的Co_(3)S_(4)@CoMoS空心球外表面粗糙,由许多小纳米颗粒组成.TEM图像直观地显示了Co_(3)S_(4)@CoMoS催化剂的结构,其外壳和间隙厚度分别为80和100 nm,高度多孔的球体使核@壳材料能够提供较短的氢溢流距离,从而构建了一种高效的HDS纳米反应器.EDX结果显示Co,Mo和S元素在Co_(3)S_(4)@CoMoS催化剂上均匀分布.其中,Mo金属仅存在于纳米球的外壳上;除外层的CoMoS相外,Co元素还形成了一个由Co-S物种组成的独立核心.结合XRD结果可以确定,该催化剂是由Co促进的MoS_(2)外壳和Co_(3)S_(4)内核组成的Co_(3)S_(4)@CoMoS核@壳材料.电镜图像和氮气吸脱附等结果表明,Co_(3)S_(4)@CoMoS纳米球的外壳由(Co)MoS_(2)纳米片交错卷曲组装而成,壳层含有丰富的活性位点和发达的孔道结构,为反应物提供了充足的吸附位点.Co金属的掺杂增加了MoS_(2)晶体的无序度,使得MoS_(2)纳米片上形成了大量的不饱和硫空位.钴原子锚定在MoS_(2)边缘还可以抑制MoS_(2)纳米片的团聚,使得Co_(3)S_(4)@CoMoS催化剂上的层状MoS_(2)长度较短且堆叠层数较低,有利于活性位点的充分暴露.H_(2)-程序升温脱附和WO_(3)变色实验结果证实了Co_(3)S_(4)@CoMoS结构中的氢溢流效应.HDS实验结果表明,仅使用30 mg Co_(3)S_(4)@CoMoS催化剂就能够实现99.2%的二苯并噻吩转化率和94.9%的4,6-DMDBT转化率.推测在HDS反应中,含硫大分子锚定在CoMoS外壳的硫空位上,而内核Co_(3)S_(4)相能够引发氢溢流效应,并将活性氢物种传递给CoMoS相,用于吸附和脱除含硫反应物,从而在HDS反应中使CoMoS和Co_(3)S_(4)两相起到协同作用,进而实现针对4,6-DMDBT类大分子的深度加氢脱硫.同时,反应过程中小分子H_(2)则可以自由地通过壳体扩散到内核的Co_(3)S_(4)相上,被解离成溢流氢物种后又传递给外层壳体,使得硫空位在HDS中不断地形成和再生.此外,核@壳球体内部连续的介孔通道缩短了溢流氢物种的迁移距离,提高了活性物种的利用率.致密的壳体使催化剂在多次循环反应中保留了核@壳结构,提高了催化剂的使用寿命.理论计算结果表明,CoMoS相和Co_(3)S_(4)相间的强电荷转移增加了CoMoS相中硫原子的电子云密度,有利于反应物在活性物种上的吸附.此外,得益于Co_(3)S_(4)相的氢溢流效应,在CoMoS/Co_(3)S_(4)双相结构上的氢解离能远低于单相结构,这使得H2分子能够在核@壳催化剂上被快速活化,以促进反应物分子的下一步脱硫进程.综上所述,本文制备的多组分Co_(3)S_(4)@CoMoS核@壳催化剂表现出较好的加氢脱硫性能.文章还提出了活性相结构与催化活性及反应路径选择性之间的作用机制,为进一步开发高效非负载加氢脱硫催化剂提供了新思路.

金属-有机框架材料在超级电容器中的优势和进展

金属-有机框架(Metal-organic framework,MOF)材料因其出色的比表面积、众多的活性位点、可调的孔径范围和灵活的框架结构,在气体分离、储能和催化等领域发挥着重要的作用.近年来,采用高表面积、永久孔隙以及包含固有的氧化还原活性位点的MOF材料作为超级电容器的电极材料引起了研究者们的关注.本文主要从MOF在超级电容器领域的研究出发,着重介绍了其性能和结构对超级电容器电化学性能的影响,阐述了关于MOF性能调控和结构设计的研究进展.首先,MOF的电导率是影响超级电容器能量密度和功率密度的一大关键性能,而其材料的特殊结构又直接影响了导电率.其次,MOF丰富的活性位点和可调的孔径尺寸等特点都为其导电性能的提升创造了条件.此外,MOF的结构稳定性与超级电容器的循环性能密切相关,稳定结构的构建是增强超级电容器循环性能的重要前提.最后,对MOF未来在超级电容器领域中的研究进行了展望,结构的调控仍然是这一领域的重要研究方向.

基于“三位一体”理念的大学物理实验多维度协同育人体系的探索与实践

高等学校教学改革重点是践行“知识传授、能力培养、价值引领”的“三位一体”教育理念,培养肩负使命、追求卓越的创新性人才是双一流高校人才培养的目标.本文以光纤的光学特性及其测量作为教学案例,构建实验教学(课内常规)+项目设计(课外个性)的双主线大学物理实验教学模式,采用互动启发式教学方法为学生赋能,全过程全方位厚植育人理念,搭建多维度协同育人体系,实现“三位一体”的教育理念.教学实践表明,改革成效显著,学生实验学习的主动性和积极性明显增强,实验综合能力和创新能力得以提高,具有较好的示范作用和推广价值.

基于微观模拟的分子石油工程实验室研究与建设

为促进学科交叉融合的复合型人才培养,建立了基于微观模拟的分子石油工程实验室。将材料科学的多尺度模拟技术应用于石油工程领域,提出了分子石油工程概念,从分子层面和微纳尺度上研究和揭示非常规油气、页岩油气、深层油气的赋存与渗流机制等。以高水平科研项目为依托,培养石油工程类学生的理性思维和材料科学学科学生的工程概念,推动学生的跨学科培养。

以学生为中心的“材料科学基础”课程教学改革与探索

本文从课堂教学方法、对学生自主学习的引导及综合考核方法三个方面实施以学生为中心的"材料科学基础"课程教学改革。结果表明:课前结合科研热点和章节重难点的问题导向可大大激发学生学习的兴趣;课堂教学过程中"教师引导+学生主体"的研讨式教学促进学生积极思考,有助于学生主动深化对知识的理解;基于"材料+"公众媒体平台的课下自主研习,可提升学生运用理论分析和解决实际问题的能力;为学生建立"把皮球踢出去"的学习习惯,有助于培养学生合作与沟通的良好习惯。

“石油+材料”跨学科研究生培养模式的探索与实践

跨学科人才培养既是当今各国高等教育改革的大势所趋,也是深化我国高等教育综合改革、全面提升人才培养质量的重要突破口,对培养复合型、创新型人才具有重要意义。工科研究生教育作为高等教育的重要组成部分,更应顺应时代潮流,积极响应跨学科合作的时代号角,打破专业界限、整合学科资源,实现院系合作,为科技发展、产业升级和社会进步培养优秀的高层次的复合型、创新型科技人才。

长输油气管道环焊缝工程临界评估技术的应用现状及探讨

环焊缝是长输油气管道的薄弱环节,其失效主要是由缺陷与载荷共同作用引起的开裂。利用基于“合于使用”原则(Fitness-for-service,FFS)的工程临界评估(Engineering Critical Assessment,ECA)技术来评估焊缝中的各种缺陷,可以在确保管道安全运行的同时,降低返修率与运行成本。介绍了现行的环焊缝缺陷评估规范,其中基于塑性破坏和断裂双判据的失效评估图法(Failure Assessment Diagram,FAD)是目前ECA中应用最广泛的方法。并以BS:7910标准为例分析了基于环焊缝断裂行为的ECA技术,并探讨了ECA技术在长输油气管道环焊缝缺陷评估中可能存在的问题,包括载荷应力参数的确定、缺陷的精确识别和环焊缝性能指标的表征等。

热处理对空心玻璃微球增强Mg−15Al−5Zn−1.5Cu复合材料力学性能和降解行为的影响

通过热处理改善空心玻璃微球/镁合金(Mg−15Al−5Zn−1.5Cu)可溶复合材料的综合性能,采用金相显微镜和扫描电子显微镜等手段分析复合材料在热处理过程中的微观结构变化。通过压缩试验、浸泡试验和电化学测试等手段探究热处理条件对复合材料的力学性能和溶解行为的影响,并揭示其影响机理。结果表明,热处理主要通过影响Mg17Al12相和Al2CuMg相数量、形态和分布影响复合材料的力学性能和溶解速率;经420℃固溶处理20 h和200℃时效处理24 h后,复合材料的基体晶粒组织和析出相分布更加均匀,成分偏析和残余应力被消除。获得了优异的综合性能,极限抗压强度、布氏硬度和断裂应变分别可达435 MPa、HB 124和8.3%,室温下在3%KCl(质量分数)溶液中的平均溶解速率可达151 mg/(cm^(2)·d),更有利于该复合材料在可溶井下工具中的应用。

二维纳米材料在渗透汽化脱盐膜中的应用

渗透汽化(PV)具有预处理要求低,截留率及水回收率高、抗污染性强等优势,在水处理尤其是高盐废水处理方面具有巨大的应用前景。但目前PV脱盐技术的分离效率较低、稳定性差、抗污染性能欠佳的劣势限制了PV膜在分离膜技术的应用和认可。新型膜材料如二维纳米材料的引入使得PV膜从材料到性能都有了较大提升,被认为是提高PV膜脱盐性能的有效手段。本文首先介绍了PV脱盐技术的分离机理,并从3个方面综述了二维纳米材料在制备PV脱盐膜中的应用现状:二维纳米材料的分类与合成方法、PV复合脱盐膜的制备途径与稳定性提高策略以及二维纳米材料对PV膜特性及脱盐性能的影响。文中指出现有的PV传质模型存在较大局限性且新型二维纳米材料的合成方法较难,为了进一步提高PV复合膜的性能并降低制备成本,还需完善PV复合膜的传质机制并优化二维纳米材料的制备工艺。

碳纤维增强复合材料与6061铝合金激光连接仿真

为研究碳纤维增强复合材料和铝合金搭接激光焊接过程的温度变化规律,文中以6061铝合金和碳纤维增强尼龙66复合材料(CF/PA66)为研究对象,建立了基于热传导的有限元模型,使用SYSWELD软件对两种材料搭接激光焊接过程进行数值模拟,并通过试验验证了模型的准确性;在此基础上研究了激光功率、焊接速度、搭接宽度、冷却条件、工装导热条件对接头温度场的影响规律;研究发现,CF/PA66树脂熔化区域随着激光功率的增大而增加,随冷却速度的增大而减小,同种工艺参数下材料搭接尺寸对界面树脂最大熔化宽度无影响,水冷条件能够显著降低CF/PA66树脂熔化量,导热材料热导率越大,对PA66树脂熔化量的降低作用越显著.

高选择性部分氧化催化剂Au-Pd/TiO_(2)-SiO_(2)的设计合成与苯甲醇部分氧化反应

贵金属纳米催化剂在苯甲醇部分氧化制备苯甲醛过程中具有较高的反应活性,产物苯甲醛选择性较低。采用一锅法制备TiO_(2)改性的Au-Pd/TiO_(2)-SiO_(2)纳米合金催化剂并用于苯甲醇部分氧化反应。对催化剂结构表征关联反应进行评价。结果表明:少量TiO_(2)的引入会改善贵金属纳米颗粒在载体表面的分散度,调变了金钯合金表面的电子结构,提高反应活性,并显著提高载体表面Lewis酸位的数量,从而大幅提高苯甲醛选择性;大量TiO_(2)的引入会导致金钯合金程度降低,产生大量的Bronsted酸位,使得反应活性和产物选择性都大幅降低。

封隔器卡瓦用20CrNiMo钢和20CrMnMo钢在某油田井下工况中的腐蚀行为

在模拟深井/超深井的高温、高压、含CO_(2)/H_(2)S环境中,对封隔器卡瓦用20CrMnMo钢和20CrNiMo钢开展腐蚀试验;利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱技术(XPS)和电化学测试等方法对比研究了两种材料的腐蚀行为。结果表明:模拟深井/超深井工况下,20CrMnMo钢腐蚀形态为典型的全面腐蚀,而20CrNiMo钢腐蚀形态为点蚀;两种材料表面形成的腐蚀产物均呈双层结构,外层腐蚀产物均由疏松絮状FeS和颗粒状FeCO_(3)构成;20CrNiMo钢内层腐蚀产物由单一的FeCO_(3)构成,而20CrMnMo钢内层腐蚀产物除了FeCO_(3)还有少量Cr(OH)_(3),Cr(OH)_(3)的存在有效提高了该钢内层腐蚀产物膜的保护性,从而使该钢耐蚀性能明显优于20CrNiMo钢。

2种热处理工艺对N07718镍基合金力学及耐蚀性能的影响

为探明不同热处理工艺对镍基合金力学及耐蚀性能的影响,利用万能拉伸试验机、摆锤冲击试验机对2种不同固溶时效保温时间的N07718材料进行了拉伸、低温冲击等力学性能对比测试,同时利用高温高压H_(2)S/CO_(2)腐蚀电化学试验装置对2种热处理工艺的材料进行高温高压电化学测试。结果表明,固溶保温时间对N07718材料的韧塑性影响较大,对耐蚀性影响较小。利用热场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)等对比分析了2种N07718材料韧塑性差异的原因。研究发现固溶时效保温时间的延长使N07718合金材料晶界位置析出大量棒状δ相,且部分连接成串,导致材料塑韧性降低。针对N07718镍基合金推荐使用1 029.4℃固溶保温1.5 h后水冷+779.4℃保温时效6.5 h,空冷的热处理工艺,其综合性能更优。

CO_(2)-EOR过程中油藏储层构造封存能力的模拟

为应对日益严峻的能源危机和温室效应,CO_(2)提高采收率技术脱颖而出,因此CO_(2)提高采收率后的地质封存安全性和相应的封存能力评估引起了广泛关注。借助数值模拟方法,基于吉林油田某区块油藏的实际储层条件,构建了注入CO_(2)含量为10%~90%的9个模型,分别探究了含水饱和度为30%,50%和90%以及储层压力为10 MPa,20 MPa和30 MPa时油藏各相组分的分布规律;基于前人对封存CO_(2)安全储存状态划分的研究,最终明确了CO_(2)的安全封存量。结果表明:1)当含水饱和度(30%)和压力(10 MPa)一定时,增加CO_(2)含量(10%~90%)可大幅提高CO_(2)的有效封存体积分数(26%~93%);2)压力的提升(10~30 MPa)促进了CO_(2)在油相中的溶解,从而略微降低了储层的封存能力(18%~7%);3)含水饱和度对储层封存CO_(2)的能力的影响微乎其微。该研究旨在阐明不同条件下CO_(2)的构造埋存量,为相关研究提供借鉴。

超临界二氧化碳输送管道内腐蚀研究进展

碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是目前实现化石能源低碳化利用和碳中和的关键途径。随着CCUS技术的不断发展,超临界二氧化碳(CO_(2))输送管道的内腐蚀问题势必成为影响输碳管道工程安全运维的痛点之一。管线钢在超临界CO_(2)环境中的腐蚀行为和机理与传统油气田CO_(2)腐蚀有着较大不同,是一种在全新环境体系下的腐蚀问题。本文以水相介质导致超临界CO_(2)管道内腐蚀这一主要诱因为线索,综述了杂质、温度、压力以及流速等因素对典型管线钢在超临界工况下的CO_(2)内腐蚀行为的影响,尤其针对含水量这一关键因素进行了详述和对比,分析了当前超临界CO_(2)管输过程中仍然存在的腐蚀与防护问题以及挑战,最后对超临界CO_(2)腐蚀问题未来的重点关注方向进行了展望,结论有助于优化未来输碳管道工程设计与制定对应的腐蚀控制方法。

2D/3D MoS_(2)/HTCN异质结制备及光催化固氮综合实验

光催化固氮是目前光催化领域的一个重要研究方向。该文利用自组装法合成了2D/3D MoS_(2)/HTCN光催化剂,并通过XRD、XPS、SEM、TEM、UV-vis DRS、PL和EIS等技术对催化剂进行了表征。在模拟太阳光的条件下,进行了光催化固氮的测试,通过控制变量法对合成氨的氮源进行了研究,并对光催化固氮的机理进行了探讨。该实验包含了多种材料的制备以及测试工作,综合性强、新颖性高,不仅能培养学生在催化剂合成和表征方面的能力,同时注重培养学生的科研思维,全面提高学生的科研素养。

3.5%NaCl环境中S32205双相不锈钢与N09925镍基合金的钝化膜特征及耐蚀性

采用莫特肖特基(Mott-Schottky)分析方法、电化学阻抗谱(EIS)和X射线光电子能谱(XPS)等,对比研究了S32205双相不锈钢和N09925镍基合金在3.5%NaCl溶液中的钝化膜特征和耐蚀性。结果表明:N09925镍基合金表面钝化膜的缺陷密度低于S32205双相不锈钢,两种材料表面的钝化膜中均存在Fe和Cr元素富集,主要成分为Cr和Fe的氧化物和氢氧化物;S32205双相不锈钢表面钝化膜中含有少量金属Ni,N09925镍基合金表面钝化膜中Ni含量较高,还含有Ni的氧化物和氢氧化物;N09925镍基合金的阻抗值更高,其膜层电阻和电荷传递电阻均高于S32205双相不锈钢,N09925镍基合金表面钝化膜的保护性高于S32205双相不锈钢。

甲烷水合物形成对蒙脱石表面区域电学特性的影响:分子动力学和有限元数值模拟

含天然气水合物泥质沉积物的电学特性是反演水合物饱和度、渗透率等储层参数的重要物理性质。甲烷水合物形成对黏土矿物颗粒表面电学性质的影响机制尚不明晰,制约了对骨架颗粒表面电导及沉积物电性参数的准确建模和计算。提出分子动力学(MD)与有限元(FE)数值模拟相结合的新方法,基于Gouy-Chapman-Stern(GCS)理论建立无/含水合物-蒙脱石-Na Cl溶液体系的MD和FE数值模型,探讨甲烷水合物形成对蒙脱石表面双电层性质和表面区域电势分布的影响规律及机理。研究结果表明:(1)利用MD模型可获得含水合物条件下蒙脱石表面双电层中Stern层和扩散层的厚度以及溶液中离子的扩散系数,为FE模型提供双电层结构参数与离子运动参数,基于FE模型可分析蒙脱石表面区域电势分布特性;(2)蒙脱石表面形成稳定致密的钠离子层与界面水层,甲烷分子无法在蒙脱石表面生成水合物,因此水合物不影响Stern层而仅侵占部分扩散层区域;水合物形成过程中“排盐效应”使溶液的盐离子浓度增大,对扩散层中Na+产生排斥作用,使扩散层中的部分Na+进入Stern层,导致扩散层变薄;水合物的生长降低了溶液中离子的扩散系数;(3)水合物对扩散层的侵占使得扩散层部分区域的相对介电常数发生变化,引起该区域中电势的非均匀分布;水合物的存在不影响Stern层内的电势分布,但被水合物侵占的扩散层部分相对介电常数变小,引起扩散层内平均电势的升高;随着水合物与黏土颗粒表面距离的增加,平均电势逐渐降低。研究结果可为认识含水合物泥质沉积物中骨架颗粒的电学特性、量化颗粒表面电性参数提供理论和模型基础。

我国长输天然气用管线钢的发展现状与趋势

随着国内天然气管道的大规模建设,我国长输天然气用管线钢及钢管的生产制造技术也迅速发展并达到世界先进水平。天然气管道仍将朝着高强度、大口径、高压力、大壁厚、低温服役等方向发展,对高钢级管线钢特别是抗大变形管线钢、低温环境用管线钢等提出了更高的要求。本文着重从管线钢的合金成分体系、组织类型、轧制工艺的演变及其与管线钢的性能间的关系等角度,对高钢级管线钢、抗大变形管线钢及低温环境用管线钢的发展现状进行了综述,并结合目前应用中存在的一些问题对我国长输天然气管道用钢的发展趋势进行了探讨。