地外光催化CO_(2)转化

随着人类社会对CO_(2)排放引起的气候变化问题愈发关注,光催化CO_(2)转化因其能模拟自然界中的光合作用受到广泛研究,以帮助修复自然界中已被破坏的碳循环.光催化CO_(2)转化可以减少大气中的CO_(2)浓度,并合成具有高价值的碳氢化合物燃料.近年来,随着地外空间发现了丰富储量的CO_(2)和水,科学家提出了在地外也可以进行光催化CO_(2)转化反应,进而在地外建立人工碳循环,为太空任务提供推进剂和生命保障.本文围绕光催化CO_(2)转化反应在地外空间应用的可行性进行探讨,阐述光催化CO_(2)转化的基本过程,包括CO_(2)分子的吸附与活化、半导体的激发、光生载流子的迁移和分离以及反应中间物种的稳定.同时,阐述了光催化CO_(2)转化在地外应用过程中可能存在的问题,具体包括光催化剂的来源问题、地外微重力问题、地外辐射问题以及温度与温差问题.随着近几年各国深空探测项目的提出与部署,在地外空间探究光催化CO_(2)转化建立人工碳循环的可行性已成为一项紧迫的任务.因此,本文展望了地外光催化CO_(2)转化的未来发展方向,具体包括(1)进一步提升光催化CO_(2)转化性能与选择性,(2)探究地外条件与因素对光催化CO_(2)转化过程的影响与(3)将光催化CO_(2)转化反应与其他技术匹配以拓宽相关的应用.

锐钛矿制备钛硅分子筛ETS-10及其表征分析

研究了在无氟离子条件下以锐钛矿为钛源,硅酸钠为硅源,以水热法制备钛硅分子筛ETS-10的合成工艺,采用XRD、扫描电镜、热重分析、氮气吸附-脱附等不同分析方法对制备的ETS-10的形貌及性质进行表征分析.结果表明,产物中ETS-10的结晶度良好、成规则的截菱锥形,颗粒大小均匀,为微孔结构,孔径分布均匀,约为0.7 nm,BET比表面积和孔容较大,分别为333 m2/g和0.21 cm3/g.本实验制备的ETS-10含有少量的未反应锐钛矿杂质,但其对CO2,CH4及N2的吸附性能与传统法制得的ETS-10相似,且产物对CO2/N2的吸附选择性较高,可应用于烟道气中CO2的分离和回收.

氧还原电化学催化剂研究的最新进展（英文）

燃料电池可以在接近室温条件下将氢或烃类中蕴含的巨大化学能通过电化学途径直接转化为清洁、稳定、可持续的电能,因而被视为极有前景的、能够满足日益增长的世界能源需求的终极解决方案之一.在一个典型的氢燃料电池中,氢在正极氧化而氧在负极还原,从动力学角度说,氧还原反应(ORR)比氢氧化反应进行的慢得多.无论是在酸性还是碱性条件下,氧的还原都可以一个四电子过程或是两个双电子过程进行,当然在酸性和碱性环境中反应的机理不同.铂一直是最有效的ORR催化剂,但受到价格昂贵、稳定性差和易中毒等因素的制约,目前非铂催化剂成为越来越引人瞩目的发展方向.本综述试图从分子催化剂、金属纳米材料催化剂、金属氧化物催化剂和新兴的二维材料催化剂等方面,选取近十年来最能代表ORR电化学催化剂方面成就的例子分析其优缺点,并为今后该领域的研究提供一些有益的思路.典型的分子催化剂是卟啉类化合物,当这种四齿的N4配体与过渡金属特别是铁、钴络合时,往往显示出良好的ORR催化性能,多数情况下其中的过渡金属中心、配体和碳支撑体系共同组成催化剂的活性中心.在另一些报道中,邻菲罗啉或是连吡啶型N_2化合物也可以作为配体使用.第四和第五副族的很多金属形成的不同价态的氧化物都具有氧还原活性,比如MnO_x,CoO_x,TiO_x,ZrO_x,IrO_x等.金属氧化物表现出易于修饰,不容易团聚和抗腐蚀等诸多优点,而其良好的ORR性能与表面的缺陷密切相关,因此钙钛矿型氧化物ABO_x也引起人们的广泛关注,人们可以通过调节氧化物的晶型、尺寸和组成来获得更好的催化性能.近年来随着液相合成技术的发展,人们可以制备出理想形状和尺寸的单分散纳米粒子,然后通过旋涂、自组装等手段将其修饰到合适的电极上以获得增强性能的ORR催化剂.通过形状与尺寸调控,或组合成其它复杂的纳米结构,都有可能提高催化活性或是稳定性,因此有关纳米催化剂的研究日趋增多.在此基础上,考虑到石墨烯的可修饰性和良好的电化学性能,纳米材料复合石墨烯所形成的二维或三维结构也可提供很好的氧还原催化性能,而MoS_2代替石墨烯作为支撑物所构成的二维催化剂也是值得注意的研究方向.综上所述,尽管现有的非铂催化剂仍难以完全满足商业化的要求,设计理念和合成方法的快速发展有望在不远的将来解决这一难题.而设计合成可控尺寸、形状、组成和表面形貌的纳米催化剂在很大程度上将加速这一进程.

泥浆粗粒材料对泥水盾构泥膜闭气时间的影响

通过自制仪器,对添加有不同含量粗粒材料的泥浆进行成膜闭气试验,分析泥浆中粗粒含量对泥膜闭气时间的影响,以揭示含粗粒材料泥膜的闭气机理并根据不同含量粗粒材料泥浆成膜效果和闭气性能的差异分析;研究粗粒材料、地层和泥浆颗粒形成的网架结构对泥膜闭气性的影响,以确定提高泥膜闭气性能的粗粒材料合理添加量。结果表明,添加的轻质砂能有效加快泥膜形成及增强泥膜的闭气性能,当泥浆中轻质砂添加量大于1.8g/L时,泥膜的闭气时间有较大的提升,但当添加量达到3g/L时,增加轻质砂添加量对泥膜闭气时间提升效果下降。

加砂泥浆在砂性地层中成膜效率试验

在泥浆中添加粗粒材料是解决高透水地层成膜困难的一个重要手段,但粗粒材料在泥浆中容易产生沉降分离,制约了粗粒材料堵塞地层机制的研究。为揭示含粗粒材料的泥浆在砂性地层中的堵塞机制,通过自制试验仪器开展添加轻质砂的泥浆在砂性地层中侵入成膜特征影响的试验研究。结果表明:选取轻质砂作为粗粒材料可以有效解决粗粒材料沉降分离对试验结果的影响;部分无法成膜的泥浆通过添加粗粒材料,可以实现成膜的目的;适量添加粗粒材料可以有效缩短成膜时间和降低成膜滤失量,改善成膜效率,但添加量达到一定值,其改善效果降低;粗粒材料在地层大孔隙中架桥堵塞形成泥膜骨架结构,泥膜质量得到提高;粒径为0.5 mm的轻质砂在试验砂性地层中成膜效果较好,选取合适粒径的粗粒材料对成膜效果尤为重要;添加量和粒径范围是两个关键的影响因素,二者范围的确定可为实际工程泥浆的制备提供指导。

泥浆悬浮砂粒能力分层测定试验研究

为实现泥浆悬浮砂粒能力的量化分析,提出一种分层测定方法,选取12%、15%和18%3种质量分数的试验泥浆,通过自行设计的分层取样装置进行试验研究,获取不同泥浆质量分数、沉降时间和砂粒粒径条件下的10个深度分段的砂粒质量分布,分析各参数影响下的砂粒沉降变化规律。结果表明:1)该分层测定方法可较好地获取不同深度分段的砂粒质量,弥补现有测定方法只能获取底层砂粒沉降质量的不足;2)试验所采用的3种质量分数的泥浆对0.1 mm以上粒径的砂粒悬浮能力均较差。根据砂粒沉降曲线分布特征,提出一种用于判别泥浆悬浮砂粒能力的方法,即砂粒沉降曲线越平缓,各层质量差异性越小,底层质量无明显拐点,不同沉降时间曲线越紧密,则泥浆悬浮砂粒能力越强。

高效液相色谱法分析吡咯喹啉醌

目的：建立一种通过高效液相色谱（HPLC）定量测定吡咯喹啉醌（PQQ）的分析方法。方法：将PQQ标准品及发酵制备的PQQ结晶粉末溶于10 mmol/L NaOH溶液，利用高效液相色谱仪进行测定。采用Waters XBridge C18（4.6 mmx150 mm，5μm）作为分离柱，用甲醇-水（用三氟乙酸调节pH值为1.0）梯度洗脱，流速为1.0 mL/min，于室温下检测PQQ，检测波长为365.8 nm。结果：检测得PQQ标准品的保留时间约为7.8 min，在0.03125-1 mg/mL范围内线性关系良好，相关系数（r2）在0.9999以上，平均回收率为98.6%。结论：高效液相色谱法分析PQQ的灵敏度和准确度高，是一种可靠的PQQ定量分析方法。