岩溶碳汇对“碳达峰、碳中和”的意义

碳酸盐岩是地球最大的碳库,碳酸盐岩风化驱动碳循环被证实能有效的降低空气中CO₂浓度增加。我国是岩溶大国,岩溶分布面积占国土面积的三分之一,岩溶碳汇研究取得了系列突破性成果,作为助力“碳中和”的重要途径纳入国家“双碳行动”顶层设计,然而人们对其认知较少。本文通过总结历年岩溶研究成果,从岩溶碳汇的机理、岩溶碳汇发展历程和研究进展3方面,介绍岩溶碳汇对“双碳”目标的重要意义。     

“以废治废”的CO2封存新思路-碱性固废固化于地下废弃空间

我国目前的CO₂封存能力距“碳达峰”、“碳中和”双碳目标的要求仍有较大差距,多元化的CO₂地下封存方式并举对于助力实现碳达峰、碳中和目标具有重要的推动作用。本文在总结我国目前CO₂地下封存现状、碳源碳汇分布的空间格局、碱性固废处理现状、碱性固废矿化CO₂能力和地下废弃空间治理现状的基础上,提出了通过碱性固废对CO₂进行矿化捕集,再将其以固态的形式输送到地下废弃空间的封存方式,实现“以废治废”。依据现有地下废弃空间总量、距离地级城市周边50 km以内的地下废弃空间量以及省域级地下废弃空间量分布,分别计算了相应的碱性固废包括粉煤灰、钢渣、电石渣封存量及CO₂封存量,从封存总量和空间分布格局两方面证明了上述CO₂封存方式的封存潜力,同时指出了该封存方式尚待开展的研究内容以及地质工程专业的优势。     

碳达峰、碳中和目标下抗CO2双相混合导体透氧膜研究进展

双相混合导体透氧膜在高温条件下是一种兼具氧离子和电子导电性的无机陶瓷材料,可以从含氧气源中高效分离氧气,在富氧燃烧、纯氧制备、固体燃料电池等高温需氧行业备受关注。其中,将双相混合导体透氧膜与富氧燃烧耦合有助于捕捉CO₂,减少CO₂排放,是实现国家“碳达峰、碳中和”目标的有效方式之一。在实际应用环境中,CO₂可能导致双相混合导体透氧膜结构破坏和透氧性能下降,所以要求其具备优良的抗CO₂性能。介绍了双相混合导体透氧膜工作原理和抗CO₂性能的影响因素,以及近年来单相、双相抗CO₂混合导体透氧膜材料的研究进展。同时,阐述了双相混合导体透氧膜材料在水分解产氢耦合和甲烷部分氧化等领域的应用进展,证明该材料可以有效提高能源利用效率,并利于CO₂减排和再利用。最后,总结并展望了抗CO₂双相混合导体透氧膜材料研究现状及发展趋势。     

CO2封存数值模拟研究以西部某油田驱油为例

针对CO₂捕集、利用与封存（CCUS）问题,将CO₂注入油藏驱油,提高原油采收率的同时封存CO₂,是一种绿色经济高效的生产模式。本研究建立了油藏开采三维三相多组分数值模型,研究了开采和封存效果。结果表明,CO₂能够有效降低原油粘度,大幅度提升产油速率和累积产油量。另外,开采结束时,有大量CO₂封存至储层。由此可见,注入CO₂的开采手段具有广阔的前景。本文的研究进一步提高了对CCUS的认识,为实现中国的碳达峰、碳中和战略目标具有重要意义。     

煤对CH4/CO2二元气体等温吸附特性及其预测

研究了晋城煤和潞安煤对CO₂和CH₄及其二元混合气体的等温吸附特性，利用扩展Langmuir和理想吸附溶液理论结合纯气体等温吸附模型Langmuir，DA，DR，BET对吸附实验数据进行预测，并检验了实验数据的预测准确度.研究结果表明，煤对混合气体的吸附量介于CH₄和CO₂吸附量之间；煤对混合气体中CH₄的吸附量并不是随压力的增加而增加；理想吸附溶液理论结合纯气体吸附等温线对CO₂/CH₄二元混合气体实验数据预测的准确度要高于扩展Langmuir，理想吸附溶液理论对混合气体吸附预测的准确度取决于所用的纯气体的等温吸附方程和所预测的煤样煤质指标.     

江西某低品位难选锂辉石矿选矿工艺研究

江西某低品位锂辉石矿含Li₂O1.46%,主要赋存在锂辉石和腐锂辉石矿物中,矿石性质复杂,分选难度较大。本文采用锂辉石直接浮选工艺,即以NaOH作pH调整剂,Na₂CO₃作脉石矿物分散剂,CaCl₂作活化剂,(731 油酸)作混合捕收剂浮选该锂辉石矿物。实验室小型闭路试验在原矿含Li₂O1.46%的条件下,可以获得含Li₂O5.68%、回收率76.72%的锂辉石精矿。与现场“预先脱泥-尾矿浮锂辉石”工艺相比,新工艺不仅提高了锂辉石精矿品位,而且显著提高了锂回收率。     

GEDIZ地区乌古鲁卡锑矿地质、地球化学特征及其成因探讨

土耳其乌古鲁卡锑矿出露一套浅变质的碳酸盐岩及中-酸性火成岩,其矿体产出于两者接触带内,矿床主要产出于这两种岩石类型之间的断裂耦合部位,矿石矿物以辉锑矿(Sb₂S₃)、锑华(Sb₂O₃)和黄锑矿(Sb₂O₄)为主。认为乌古鲁卡矿床成矿类型为浅成中低温热液充填成矿后经变质改造类型,其成矿热液主要来源为变质前的沉积阶段。     

冰刀热物性参数对固液界面结构影响*

为了探明冰刀热物性参数对固液界面结构的影响,建立了冰刀－冰面滑动摩擦热－结构耦合模型,对摩擦过程进行数值模拟。结果表明,在一定范围内减小冰刀导热系数、比热容都有利于冰面水膜的形成,过度降低热物性参数,对冰面水膜的形成不利,最优冰刀材料导热系数为0.53 W.m_^-1.K_^-1,此时界面最高温度为51.1 ℃,冰面水膜长度为181.58 mm,水膜厚度为1.09 mm;最优冰刀比热容为25.0 J.kg_^-1.K_^-1,此时界面最高温度为45.6 ℃,冰面水膜长度为170.43 mm,水膜厚度为0.65 mm。     

具有高效光催化析氢和污染物降解性能的三维多孔V2O5/g-C3N4制备

面对能源日益短缺和水环境污染问题,开发高性能催化剂用于光催化析氢和污染物降解具有重要意义。采用热聚合法制备复合催化剂V₂O₅/g-C₃N₄,测试结果表明该复合催化剂具备稳定的三维多孔结构,比表面积大,表面活性位点多。V₂O₅负载可以增强g-C₃N₄的光吸收能力,促进光生电荷的分离转移,进而提高其光催化活性。在可见光照射下V₂O₅/g-C₃N₄具有优异的产氢活性和较高的光催化降解RhB性能,其析氢活性为1.38 mmol?g^-1?h^-1,降解RhB性能为96.85%。通过活性粒子捕获实验探究了催化过程中RhB的降解机制,结果表明在RhB的光催化降解过程中超氧自由基起着至关重要的作用。该研究对制备高活性的可见光响应催化剂具有指导意义。     

采煤驱动下峰峰矿区奥灰水中氢氧同位素漂移特征研究*

为了综合评估采煤驱动下奥灰水中氢氧同位素的漂移特征,本文分别采集了峰峰矿区不同径流区的奥灰水样品27件,通过分析氢氧同位素D和₁₈O的漂移特征和水-岩作用,阐明了其漂移过程。研究结果表明：煤矿开采后,南部径流区,奥灰水中的氢氧同位素组成呈背景特征,未发生漂移现象。东部径流区,同位素D漂移现象显著,漂移率为57.14％,部分样品D和₁₈O双项漂移。北部径流区,同位素D和₁₈O双项漂移明显,漂移率为27.27％。同位素D漂移与奥灰水和硅酸盐矿物的水岩反应有关,水-岩相互作用中伴随有同位素D的交换平衡反应。同位素₁₈O漂移与奥灰水和碳酸盐矿物的水岩反应有关,水-岩反应伴随有同位素₁₈O的交换平衡反应。D和₁₈O的双项漂移现象的发生则是奥灰水与碳酸盐和硅酸盐水-岩反应共同作用的结果。     

Zn2+-Mg2+-H2O系中和沉锌热力学分析及应用

湿法炼锌废电解液在冷冻结晶除镁时会生成大量ZnSO₄?7H₂O和MgSO₄?7H₂O组成的结晶产物,采用中和水解法实现结晶产物中锌、镁的分离回收。根据配位化学热力学平衡原理,绘制了298K时Zn^₂₊-Mg^₂₊-H₂O系热力学平衡图。结果表明：在pH为6.0~12.0范围内,锌离子优先沉淀析出;pH=8.0时,Zn(OH)_2(s)的条件溶度积pKs=15.6,溶液中[Zn]_T≤1.0×10^_-5mol/L。实验数据表明,在温度60℃、pH为7.0、反应时间80min的最优条件下,锌沉淀率达到100%,镁不沉淀;硫酸镁溶液经蒸发结晶得到MgSO₄?6H₂O,沉锌产物经稀硫酸浸出获得硫酸锌溶液和石膏产品。     

用浮选捕收剂处理电解铜废水的试验研究

电解铜废水主要含有Cu₂ 、Pb₂ 、Zn₂ 、Cd₂ 、Ni₂ 等离子,对人类健康和环境危害很大。因此,对电解铜废水进行处理方法的研究十分必要。本文研究用浮选捕集剂乙基黄药处理电解铜废水。研究结果表明：在调节该废水pH = 6.6的条件下,乙基黄药(10%)投加量20.0 mL/L,快搅时间1.5 min,慢搅时间10 min时Cu₂ 、Pb₂ 、Zn₂ 、Cd₂ 、Ni₂ 的去除率均可达到95%,处理后废水中重金属残留浓度均达到了国家污水综合排放标准(GB8978-2002)的允许排放浓度或一级标准。对重金属螯合物进行的稳定性研究指出,在pH = 9时,乙基黄药的重金属螯合物中Cu₂ 、Pb₂ 、Zn₂ 的泄漏量均为0 mg/g,Cd₂ 的泄漏量为0.8?10_-3 mg/g,Ni₂ 的泄漏量为14.2?10_-3 mg/g,处理后的污泥稳定性好,对环境无二次污染。浮选捕收剂乙基黄药具有pH应用范围广、操作简单、处理成本低、效果稳定等优点,在重金属废水治理中具有良好的应用前景。     

基于BaCo0.4Fe0.4Zr0.1Y0.1O3-δ空气电极的可逆质子陶瓷膜电池性能研究

采用柠檬酸络合-硝酸盐燃烧法合成的BaCo_0.4Fe_0.4Zr_0.1Y_0.1O_3-δ (BCFZY)作为空气电极材料,组装了燃料电极支撑的可逆质子陶瓷膜电池(R-HCMC),并且探讨了单电池在不同工作模式下的电化学性能。结果表明：在900 ℃下合成的BCFZY表现为单一立方钙钛矿结构,在700 ℃燃料电池模式下,单电池最大输出功率为424.7 mW?cm^-2、最低的极化阻抗为0.23 Ω?cm²;在电解模式下,电解电压为1.4 V时,最大电流密度为1 084 mW?cm^-2、氢气产率为3.1 mL?min^-1?cm^-2。说明,BCFZY空气电极在中低温条件下表现出良好的电催化活性和结构与性能稳定性。     

SO2-空气法在处理氰化渣上的试验研究

本文对采用SO₂-空气法处理氰化渣进行了试验研究,主要考查了反应时间、初始pH、CuSO₄添加量及Na₂S₂O₅添加量对处理效果的影响。结果表明,在调浆浓度45%,初始反应pH≈10.5,CuSO₄添加量0.37kg/t渣,Na₂S₂O₅添加量0.5g/L,反应时间3h的条件下,可将调浆溶液中CN_-降至0.01 mg/L,具有较好的除氰效果。     

SiCf/SiC复材表面Sc2O3-Y2O3-ZrO2基梯度可磨耗涂层设计及性能研究

SiC_f/SiC陶瓷基复合材料是未来航空发动机重要材料之一,其表面涂层是保护SiC_f/SiC陶瓷基复合材料关键技术。针对陶瓷基复材表面的Sc₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂基可磨耗涂层与EBC涂层结合力不够高、应力匹配性差等问题,开展Sc₂O₃-Y₂O₃-ZrO₂基梯度可磨耗涂层设计、制备与考核技术研究,并且与非梯度可磨耗涂层进行性能对比。研究结果表明：梯度可磨耗涂层比非梯度可磨耗涂层结合强度提高了6.7%;在（1 250±50） ℃高温冲击1 000次后,梯度可磨耗涂层 剥落面积仅为非梯度可磨耗涂层剥落面积的1/6。因此,梯度可磨耗涂层具有更好的力学性能,有望在未来航空发动机中得到广泛应用。     

Ⅱ型范德华异质结g-C6N6/GaTe光催化剂的第一性原理研究

二维材料因其独特的物理性质在光催化领域备受关注,通过构建异质结是提高二维材料光催化性能的有效策略。基于密度泛函理论,采用第一性原理方法系统研究了g-C₆N₆/GaTe范德华异质结的光催化性质。计算结果表明：g-C₆N₆/GaTe的晶格失配率为0.6%,形成能为-486 eV,异质结构稳定;异质结是带隙值为1.45 eV的间接带隙材料,形成稳定的能带交错排列,价带和导带的能带偏置分别为0.56和1.54 eV,同时在界面处生成由g-C₆N₆指向GaTe的内置电场,构成典型的Ⅱ型异质结构。在内置电场和带偏作用下,有利于光生电子-空穴对的有效分离,提高异质结的光催化性能。异质结在可见光范围内的光吸收系数高达约7×10⁴ cm^-1,制氢转换效率为16.48%,有利于光解水反应。最后,尝试对异质结施加载荷,在拉伸应力作用下异质结有明显的红移显现。g-C₆N₆/GaTe异质结是一种具有应用前景的光催化剂,该研究结果为g-C₆N₆/GaTe异质结的设计和制备提供了理论基础。     

室温铁磁性四方超结构Sr3ErCo4O10.5+δ多晶的制备及电磁输运性能研究

采用固相反应法制备室温铁磁性四方超结构Sr₃ErCo₄O_10.5+δ多晶。用XRD、SEM表征1025-1200 ℃内7个不同烧结温度制备的多晶样品的结构及断面形貌, 1025 ℃时,Sr₃ErCo₄O_10.5多晶结晶完成,出现杂相Er₂O₃;随烧结温度提高, (103) (215)超结构峰强度增大,杂相逐渐减少,Sr₃ErCo₄O_10.5+δ晶粒长大、气孔减少、晶格完整性提高;1160 ℃时,超结构峰强度最高,杂相完全消失,有序化程度最好;随烧结温度继续提高,超结构峰强度降低,有序化程度减弱,颗粒表面出现Er₂O₃;TG-DSC表明多晶在1025-1200℃吸氧(δ)并逐步完成有序化,碘滴定进一步确定多晶氧化学计量比随烧结温度升高而增大。在1160℃制备多晶,300K电阻率～0.09 Ω.cm;多晶铁磁-顺磁转变温度(T_c)为332 K;M-H曲线进一步证明多晶具有室温铁磁性,并在332K时发生顺磁-铁磁转变。     

拖枝—挂登地区地球化学特征与矿床成因浅析

2013年贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队在拖枝—挂登地区开展了1∶5万水系沉积物测量,圈出Cu、Pb、Zn多金属矿找矿4片远景区_[2]。以喜山期为主的大规模构造运动切穿岩石圈地幔,构造活动的分层折离和滑脱,引起岩石圈部分熔融及软流圈上涌_[4、5、7],与本区碎屑岩、碳酸盐岩建造完成一系列变质作用、叠加改造等成矿作用,形成了一系列喷流—沉积型以Cu、Pb、Zn为主的多金属矿床,通过研究区内矿床成因,显示出本区具备寻找大型—超大型多金属矿床的找矿前景。     

二维层状WS2/ZnO范德华异质结光催化剂的设计与理论研究

范德华异质结（vdWH）的构建是一种提高二维材料性能的有效途径,借助第一性原理计算方法系统地研究了WS₂/ZnO vdWH的晶体结构及其电子、光催化和光学性质。计算结果表明,二维WS₂/ZnO vdWH具有II型能带排列特征,能有效分离光生载流子,提升载流子分离效率。由于电子会自发从WS₂转移到ZnO单层,WS₂/ZnO vdWH层间会形成内建电场,有效抑制光激发载流子的复合。与WS₂和ZnO两个单层相比,WS₂/ZnO vdWH的光学吸收系数在可见光区明显提高,数量级可达10⁴ cm^-1,具有增强的太阳能利用效率。通过能带排列计算发现,酸性条件比中性或碱性条件更利于WS₂/ZnO vdWH的光催化水解反应。此外,还探究了机械应变对WS₂/ZnO vdWH电子和光催化性质的影响规律,发现施加双轴拉伸应变可以调控WS₂/ZnO vdWH的II型异质结转变为I型异质结,有望应用于光电器件领域。上述结果表明,WS₂/ZnO vdWH是一种极具应用潜力的分解水光催化剂,计算结果可以为WS₂/ZnO vdWH的设计和制备提供理论指导和科学依据。     

Er3+/Tm3+共掺碲酸盐玻璃1.8 μm波段光谱特性研究

为分析Er³⁺/Tm³⁺共掺碲酸盐玻璃的发光性能,得到1.8 μm处的高强度发光。采用熔融退火法,制备了Tm₂O₃掺杂浓度（摩尔百分数）为0.25%、0.5%、1%、1.5%和2%的75TeO₂-20ZnO-5La₂O₃-0.5Er₂O₃碲酸盐玻璃。对碲酸盐玻璃进行吸收光谱的测定,同时研究其在1.8 μm波段的光谱特性。吸收光谱测试结果表明：碲酸盐玻璃在800 nm附近的吸收峰为Er³⁺的⁴I_15/2→⁴I_9/2跃迁和Tm³⁺的³H₆→³H₄跃迁的叠加,说明两种稀土离子都得到了很好的溶解混合;发射光谱在1200—2200 nm范围内,在1.53和1.8 μm处出现了发射峰,且1.53 μm处的发光远弱于1.8 μm处的;1.8 μm处的发射峰是Tm³⁺离子在³F₄→³H₆跃迁产生的,由峰值波长分别为1740和1857 nm的分解谱线组成,此时该玻璃发生了荧光俘获效应,随着Tm₂O₃掺杂浓度的增加,1740 nm处分解谱线的相对强度逐渐降低,而1857 nm处分解谱线相对强度逐渐增大。该玻璃同时具有较大的受激吸收截面以及发射截面,有望成为一种新型的2 μm波段的激光玻璃材料。