桉树人工林区水体泛黑机理研究进展

围绕桉树人工林区水体突发性泛黑的形成机理,参考国内外关于缺氧性黑水事件的主要研究成果,重点从桉树人工林区泛黑现象的表征,致黑物质特性及来源,水体突发性泛黑的驱动因素,模拟预测及适应性调控等5个方面,讨论了桉树林区水体泛黑机理的研究进展。研究认为,桉树人工林区的黑水是一种出现在林区洼地、溪流、水库等不同规模水体的颜色如墨的水,其致黑物质主要为桉树茎叶残体浸出液富含黑色溶解性有机碳(DOC)、单宁酸等,单宁酸与金属离子结合形成的黑色络合物,以及当水体缺氧时形成的黑色金属硫化物。气象条件骤变,水文情势突变,沉积物的累积与运移等因素驱动了水体泛黑:对受水温分层结构影响的大中型水库等深水水体而言,致黑物质累积在水体底层,当气温骤降,水温分层结构失稳,水体内部多种化学反应及物质的运移过程发生变化,此时水体变黑。水文情势突变时,以潜流形式进入水库的径流将林区大量DOC、植物残渣、泥沙携带进入水体,导致水体泛黑。沉积物中微生物分解及氮、磷等的释放加重了水体底部缺氧,为致黑物质形成创造了环境。为了更好地预测和调控黑水,建立黑水运移模拟模型及对黑水进行适应性调控也尤为重要。目前现有研究大多集中于小规模水体(如溪流、河道等),而对会发生分层现象的大规模水体(如深水湖库等)的黑水发生机理仍不完全明晰,流域层面上的黑水模拟与预测还需进一步研究,桉树人工林区水库泛黑机理研究是未来重要方向。     

基于生物质废料玉米秸秆多孔碳的合成、表征及电容性能研究

以玉米秸秆为碳源、ZnCl_2为刻蚀剂,通过调控玉米秸秆与ZnCl_2的相对用量得到一系列多孔碳材料(YAC-x).利用XRD、Raman、XPS、TEM、N2adsorption-desorption等手段对其进行表征,并利用三电极超级电容器体系测试其电化学性能.结果表明,与未经刻蚀的玉米秸杆碳(YC)相比,所制多孔碳材料具有更丰富的孔结构及更为优异的超级电容性能,其中YAC-4最为突出,当电流密度为1A/g时,比电容为236.8F/g,这是源于其大的孔容(Vp=1.11cm~3/g)和高比表面积(SBET=2060m~2/g).     

有机蒙脱土复合型高吸水性树脂的制备及性能研究

用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对钠基蒙脱土进行有机改性,制得有机蒙脱土,采用水溶液聚合法将有机蒙脱土与衣康酸(IA)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)共聚制备了有机蒙脱土复合型高吸水性树脂,研究了该树脂的吸液性能和热稳定性能.结果表明:当有机蒙脱土质量占聚合单体总质量3%时,复合型高吸水性树脂的吸水性、耐盐性和热稳定性得到了提高,在pH7～10范围吸水能力最强.     

银/多孔金字塔硅基底的制备及其SERS性能研究

文章通过简单的湿化学方法制备了银/多孔金字塔硅(Ag/PPSi)基底。该基底结合了银纳米粒子优异的局域表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)特性和多孔金字塔硅超大的多孔表面和规则金字塔阵列结构,具有优异的表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)检测灵敏度和均匀性。实验结果表明,Ag/PPSi基底对罗丹明分子的检测限可低至10~(-10) mol/L,增强因子(enhancement factor,EF)可高达1.1×10~6,其SERS性能比普通的银/平面硅基底高一个数量级,因而有望成为一种新型的低成本、高灵敏的SERS基底。     

NP共掺杂的多孔碳材料在氧还原方面的应用

可持续清洁能源的发展对缓解能源和环境危机有着不可或缺的作用,燃料电池具有可循环性、产物清洁等优点,其中氢氧燃料电池有很大的发展前景,而寻找非贵重催化剂替代Pt基催化剂成为研究氢氧燃料电池阴极(ORR)氧还原反应的研究重点之一.本课题选择廉价易得的工业废料-木屑作为框架材料,通过N和P双掺杂的方法,对其表面进行后修饰.利用其协同效应,得到具有良好ORR活性的多孔碳材料,并利用电化学工作站对其进行ORR性能测试,结果表明calZIF-wood-24h具有较高ORR活性和较好的稳定性,而且其较低的成本为广泛的实际应用提供了可能.     

多光学间隔层结构的聚合物太阳能电池

为提高聚合物太阳能电池中有源层的光吸收,提出了一种新型结构的器件———具有多光学间隔层结构的 聚合物太阳能电池,该结构通过调节多光学间隔层折射率的分布方式,调节有源层内光电场的分布,使有源层 对入射光得到充分吸收,进而优化器件性能。采用传输矩阵法对这种多光学间隔层聚合物太阳能电池进行了 光学模拟,探索了多光学间隔层折射率的分布方式对倒置结构聚合物太阳能电池器件有源层光电场的分布和 短路电流密度( Jsc) 的影响。模拟选取的多光学间隔层是通过在ITO( Indium Tin Oxide) 玻璃衬底上依次旋涂未 掺杂ZnO 和掺杂浓度分别为0． 002 5 mol /L,0． 005 mol /L,0． 01 mol /L 的铯掺杂氧化锌( CZO: Cs doped Zinc Oxide) 薄膜制备而成的。模拟结果显示,采用从上到下铯掺杂浓度依次增加的多光学间隔层结构能有效提高 器件有源层对入射光的光吸收和短路电流密度。     

基于多项式混沌展开法的随机多孔介质内流体自然对流不确定性研究

发展了一种基于Karhunen-Loeve展开与多项式混沌展开的随机多孔介质内流体自然对流不确定性分析数理模型及有限元数值模拟程序框架,该方法利用Karhunen-Loeve展开表达输入随机场,利用多项式混沌展开法表达输出随机场;同时利用谱分解技术将随机多孔介质中的随机方程转化为一组确定性方程,并对每个多项式混沌进行求解。最后采用随机映射法求解相应的确定性控制方程中的混沌系数,得到数值解的统计结果。该方法的预测结果与蒙特卡罗方法得到的结果进行比较表明,多项式混沌方法可以有效地模拟不确定性在多孔介质流体流动与传热中的传播。     

SiO2/PMMA无机-有机复合材料的制备与性能

以苯乙烯磺酸钠（NaSS）为离子单体,将其介入甲基丙烯酸甲酯（MMA）与正硅酸乙酯（TEOS）的原位分散聚合体系,以获得较少分散剂用量下的多功能二氧化硅/聚甲基丙烯酸甲酯(SiO2/PMMA)复合体系的单分散微球,采用XRD、SEM、TEM、FTIR、TGA和DSC对所获SiO2/PMMA复合微球进行了表征,并对其防水性能及单体合成机理进行了研究。研究结果表明：在分散聚合体系中加入正硅酸乙酯（TEOS）获得的纳米SiO2颗粒,可提高聚合物PMMA的疏水性能,且对该复合材料的透光率影响不大,仍具有很高的透明度。     

基于多孔介质模型的储层裂缝孔隙度计算方法

针对裂缝性储层裂缝孔隙度定量计算的难题,提出了一种基于多孔介质模型的储层裂缝孔隙度计算方法。通过定义孔隙纵横比谱函数表征岩石裂缝分布特征及对岩石宏观岩石物理特征的影响,并代入多孔介质模型中,建立含裂缝条件下多孔介质模型。理论正演表明,孔隙纵横比谱分布特征与岩石体积模量变化一一对应,通过建立岩石模量反演函数,利用现场阵列声波测井资料实现孔隙纵横比谱定量反演,进而计算裂缝孔隙度。应用结果表明,计算的裂缝孔隙度能够较好地反映储层裂缝发育情况,与电成像测井计算结果吻合较好,文中方法所计算的裂缝孔隙度符合实际生产情况,为裂缝孔隙度计算提供一种新的途径,扩展了阵列声波测井应用范围。     

多价金属离子对有机硼胍胶压裂液的影响及对策

针对新疆油田环玛湖地区浅层地下水、稠油热采水、压裂返排液中存在多价金属离子（Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺）,影响其配制的胍胶压裂液性能。通过模拟不同种类和浓度多价金属离子水溶液,分析多价金属离子对有机硼胍胶压裂液溶胀、交联及耐温耐剪切性能的影响规律,研究了NSA、EDTA、CA,3种络合剂对多价金属离子的屏蔽效果。研究表明,多价金属离子对有机硼胍胶压裂液影响程度依次为Fe²⁺ > Fe³⁺ > Mg²⁺ > Ca²⁺;3种络合剂对Mg²⁺屏蔽能力为CA>NSA>EDTA,对Ca²⁺屏蔽能力为NSA > EDTA > CA,对Fe³⁺屏蔽能力为EDTA > NSA。为不同水质配制有机硼胍胶压裂液选择络合剂提供了依据。