电荷与应变协同调控g-C_(9)N_(7)膜对CO_(2)吸附和渗透特性的研究

为了有效捕获和分离CO_(2),提出了一种电荷与应变协同调控的气体捕获和渗透的新方法,该方法具有可逆性和动力学可控的优点。采用分子动力学(MD)模拟和基于第一性原理密度泛函理论(DFT)计算,分析了不同电荷密度和拉伸应变控制下的多孔g-C_(9)N_(7)纳米片对CO_(2)捕获和渗透的影响规律。通过电荷调控策略,CO_(2)分子渗透率高达5.94×10^(7) GPU(即0.019899 mol/(s·Pa·m^(2)))。另外,CO_(2)渗透率随拉伸应变率的增加而增大,拉伸应变率为7.5%的g-C_(9)N_(7)薄膜的最大渗透率为3.61×10^(7) GPU(即0.012094 mol/(s·Pa·m^(2)))。在此基础上,采用负电荷与应变工程相结合的方法研究二者的协同效应,在负电荷为1 e、拉伸应变率为3.0%的条件下,CO_(2)渗透率达到3.18×10^(7) GPU(即0.001065 mol/(s·Pa·m^(2)))。此时CO_(2)渗透率是仅施加1 e时CO_(2)渗透率的9倍,是仅添加3.0%应变率时CO_(2)渗透率的8倍。研究结果为开发具有CO_(2)捕获和分离高度可控的高性能材料提供了理论指导。

利用分子动力学模拟研究页岩吸附能力的影响因素及微观机理的综述

页岩气主要以吸附态和游离态赋存于页岩孔隙中,其吸附态难以开采,因此探究影响页岩吸附能力的影响因素对我国的页岩气勘探和开发具有重要意义。目前,在页岩储层润湿性和孔渗等方面,利用分子动力学模拟技术研究影响页岩吸附能力的机理还不够深入,需进一步完善。本文介绍研究页岩吸附能力的3种主要手段及其优缺点,分析前人利用分子动力学模拟的手段研究页岩吸附能力的参数和表征方法,并揭示不同的影响因素对页岩吸附能力的影响微观机理。温度、压力和流体特征为外在影响因素,而孔隙结构、有机质类型、有机质成熟度和黏土矿物类型等为内在影响因素,有机质类型、成熟度和黏土矿物类型等因素在分子模拟中可用不同页岩基质表面来体现。本文主要阐述利用分子模拟技术,从分子尺度研究页岩吸附能力的表征手段和影响因素并揭示其吸附机理,弥补了其他研究手段的不足,为页岩“甜点”优选以及提高我国未来油气勘探效率提供了理论基础。

地铁预应力桥梁孔道灌浆密实度超声波检测技术

为提高地铁预应力桥梁孔道灌浆密实度检出率从而保障地铁运营安全,研究了针对预应力桥梁隐蔽病害的超声波检测技术。根据实际情况,分别设计了不同箍筋和配筋率的预应力混凝土试验梁作为检测试件,在试件中预设了不同材料类型及尺寸的人工缺陷进行对比。试验结果表明:超声波检测技术对地铁预应力桥梁孔道缺陷的检测效果较好,最小可以检测出尺寸为5cm的不密实缺陷。在北京某地铁线路的预应力桥梁进行了现场试验,结果与模拟试验结果基本一致。

Z型TiO_(2)/Au/CdS异质结对304不锈钢的光生阴极保护效果研究

为了提高TiO_(2)对304不锈钢的光生阴极保护性能,采用阳极氧化法在Ti片表面制备TiO_(2)纳米带,再使用离子溅射制备TiO_(2)/Au,然后进一步使用连续离子层吸附反应法制备出Z型TiO_(2)/Au/CdS异质结复合膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线光电子能谱对所制备膜层的晶体结构、表面形貌、元素分布、各元素的价态以及键能进行分析,使用分光光度计分析膜层的光学性质,使用电化学工作站测试膜层对304不锈钢的光生阴极保护性能。结果表明:TiO_(2)/Au(10)/CdS复合膜对304不锈钢的光生阴极保护效果最好,其开路电位为-1.252 V(vs SCE),同时光生电流密度达到2.697 mA/cm^(2),是纯TiO_(2)(0.185 mA/cm^(2))的14倍。TiO_(2)复合Au和CdS后形成了Z型异质结,这种Z型电荷转移机制可以改变光生电子的迁移路径,能促进光生电子与空穴的分离,因此能够为304不锈钢提供有效的阴极保护。

Molecular dynamics simulation of adsorption of an oil-water-surfactant mixture on calcite surface

An interface super molecular structure model for oil-water-surfactant mixture and calcite was established. By using a molecular dynamics method, the effects of rhamnolipid, sodium dodecyl benzene sulfonate and sodium hexadecyl sulfonate on the interface adsorption behavior of oil molecules were investigated. It was found that these three surfactants could reduce oil-calcite interface binding energy, and play a role of oil-displacing agent.