第一性原理计算约束宏观地质现象的微观机制

微观尺度物理化学机制随着时间推移和空间尺度放大,逐步累积形成在地球系统中能够被直观观测到的大规模地质过程。揭示地质作用过程中隐藏在宏观表象下的微观机制一直是地球科学研究的重要内容。近年来,随着计算能力的提高和计算方法的进步,基于量子力学原理的理论计算方法——第一性原理计算,以精度高、效率高、应用灵活且所得结果可以媲美实验等优势,为构建宏观与微观之间的桥梁提供了一个有力途径。本文归纳总结了第一性原理计算的基本原理,梳理了使用第一性原理计算在研究宏观地质现象的微观机制领域取得的新认识,侧重论述了第一性原理计算在研究矿物物理化学性质、深部熔体性质、同位素分馏机理、元素地球化学行为等方面的应用,并展望了第一性原理计算在未来可能遇到的挑战和发展趋势,为微观机制的计算模拟研究提供帮助。第一性原理计算的发展和应用,增强了人们对地球系统微观机制的理解,为未来地球科学的研究提供了新思路。

竹炭改性泡沫炭材料制备及铜离子吸附性能研究

以酚醛树脂为基体前躯体,竹炭为添加剂,通过发泡、固化及炭化工艺制备出竹炭改性酚醛树脂基泡沫炭材料,研究了其对Cu2＋的吸附性能,探究了竹炭含量、吸附时间和溶液pH值对泡沫炭材料吸附Cu2＋效果的影响。结果表明：在竹炭含量为7%~10%、吸附时间45 min、溶液pH值为9的条件下,Cu2＋的吸附效果最好,并且从微观结构上解释了其对Cu2＋吸附能力曲线的变化趋势,解决了泡沫炭因孔径大而难以吸附重金属离子的问题,降低了制备成本,扩大了泡沫炭材料的应用范围。

炭化温度对煤矸石增强泡沫炭材料力学性能的影响

以酚醛树脂为基体前躯体,以煤矸石为添加剂,通过化学发泡、固化及炭化工艺制备煤矸石增强酚醛树脂基泡沫炭材料,采用SEM、XRD、电子万能试验机等手段对材料的形貌、物相和力学性能进行表征,研究了炭化温度对其力学性能的影响。结果表明,当炭化温度为1400℃时,泡沫炭的孔洞较为完整,呈圆形或椭圆形,当温度超过1400℃时,孔壁变得粗糙,边沿出现裂纹。当温度由1100℃升高至1250℃开始出现莫来石物相,并随着温度的进一步升高莫来石含量逐渐增多。随着温度从1100℃升高到1550℃,该泡沫炭材料的压缩强度表现出升高趋势。