基于光电催化的硫化氢高值利用研究进展

油气田的开采和石油化工的生产过程中存在大量剧毒硫化氢(H₂S)气体。传统处理H₂S的方法是克劳斯工艺，该工艺只能提取H₂S中的硫元素，潜在的氢能直接以水的形式排放，从而造成巨大的能源浪费。因此，开发与设计出能够实现硫化氢高值利用的新技术已迫在眉睫。光电催化技术是一种能够实现将硫化氢同时转化为氢能与硫化工产品的新型绿色低碳技术，目前已被广泛研究。然而，光电催化H₂S走向实际应用的挑战主要在于开发抗硫毒化的高活性光电催化材料和调控硫氧化反应实现高附加值产品的定向转化。因此，本文从光电催化H₂S的反应原理、反应类型、高活性H₂S分解光电材料构筑策略和H₂S耦合利用四方面进行概述，指出目前光电催化H₂S高值利用研究体系存在的问题并对未来发展方向进行了展望，以期为光电催化H₂S高值利用的发展提供参考。     

(H4N)2S对电合成CoO/聚苯胺复合膜腐蚀性能的影响

在CoSO₄-C₆H₇N-H₂SO₄混合液中,采用恒电位法合成了CoO/聚苯胺（PANI）复合膜,研究了添加剂（H₄N）₂S对CoO/PANI复合膜的影响。通过电化学测试技术、SEM、XRD和加速腐蚀试验等方法对CoO/PANI复合膜的微观形貌及耐腐蚀性能进行分析。结果表明,合成的CoO/PANI复合膜中,CoO以晶体形式存在,（H₄N）₂S的加入改变了CoO/PANI复合膜膜层的微观形貌,由不致密不规则的片状结构转变为均匀致密规则的片状一体结构,（H₄N）₂S加入量过大导致（H₄N）₂S-CoO/PANI复合膜表面出现少量孔洞;未添加（H₄N）₂S的CoO/PANI复合膜自腐蚀电流密度为7.079×10-6 A/cm2,自腐蚀电位为-0.545 V,添加0.3 g/L的（H₄N）₂S后,（H₄N）₂S-CoO/PANI复合膜自腐蚀电流密度达到7.943×10-7 A/cm2,自腐蚀电位达到-0.314 V,极化电阻为6 426.8 Ωcm2,经过10% HCl点滴腐蚀时间达478 s,中性盐雾实验56 h未见锈蚀,（H₄N）₂S显著提高了CoO/PANI复合膜的耐腐蚀性能。      

CO2和H2S腐蚀环境中X65钢的气液界面腐蚀行为

X65碳钢广泛应用于海底集输管道。在集输工艺中,天然气介质复杂,常含有H₂S和CO₂等腐蚀性气体。由于采用湿气输送,形成凝析水造成管道常出现严重的腐蚀穿孔事故。通过高温高压反应釜试验,分析气相、液相以及气液界面腐蚀机理,为X65钢湿气集输管线的腐蚀防控措施制定提供依据。采用X65钢,分别在CO₂,H₂S,Cl^-存在的工况下进行高温高压反应釜试验,每组试验进行7 d的气液界面腐蚀,并结合扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表面分析技术分析腐蚀产物特性。结果表明：随着CO₂和H₂S的注入,在气相、液相以及气液界面3个区域中,局部腐蚀速率均呈现上升趋势。在CO₂和H₂S存在时,液相腐蚀速率>气相腐蚀速率>界面腐蚀速率。在气液界面存在的条件下,X65钢在界面以下形成阳极,界面以上形成阴极,因此液相局部腐蚀速率更快。     

Gd2O2S:Tb闪烁陶瓷的制备与结构:水浴合成中H2SO4/Gd2O3摩尔比的影响(英文)

Gd₂O₂S:Tb闪烁陶瓷以其明亮的绿色发光、高能量转换效率和高中子俘获截面而广泛应用于中子成像和工业无损检测等领域,但Gd₂O₂S:Tb陶瓷中存在的Gd₂O₃第二相影响其闪烁性能。本工作以H₂SO₄和Gd₂O₃为原料,采用水浴法合成Gd₂O₂S:Tb前驱体,研究了H₂SO₄与Gd₂O₃的摩尔比(n)对前驱体和Gd₂O₂S:Tb粉体性能的影响。前驱体的化学组成随n增大而变化：2Gd₂O₃·Gd₂(SO₄)₃·x H₂O(n<2.00)、Gd₂     

新氢压缩机排气阀盖断裂失效分析

通过宏观检验、化学成分分析、断口分析、对照性金相检验和力学性能试验,结合现场实际情况综合分析的方法,对某新氢压缩机排气阀盖的断裂失效原因进行了分析。结果表明:该阀盖断裂属性为H₂S杂质超标诱发的沿晶脆性开裂,而阀盖材料存在晶粒粗大、魏氏体脆性相以及网状铁素体等组织缺陷导致的材料力学性能不佳是造成此次断裂失效的主要原因。     

中东某代表性油田L80-1套管材料的腐蚀行为及腐蚀图版初步研究

为了给中东某代表性油田服役套管材料的选择提供依据,采用浸泡失重试验、正交试验、SEM、XRD等研究了该油田环境中不同CO₂分压、H₂S分压、含水率、浸泡时间等因素对L80-1套管材料腐蚀行为的影响。结果表明：在试验测试参数范围内,对L80-1钢的腐蚀速率影响程度最大的是含水率,其次是CO₂分压,然后是H₂S分压、温度,影响最小的是Cl^-浓度。随着浸泡时间的延长,L80-1钢的腐蚀速率越来越小,膜层越来越致密平整。随着CO₂分压的增加,L80-1钢的腐蚀速率呈现先增大后减小的趋势,在2.00 MPa时达到最大值。随着H₂S分压的增加,L80-1钢的腐蚀速率不断增加。L80-1钢在开采前期腐蚀轻微,但一旦产出液中含水率超过30%,其腐蚀速率将迅速升高,因此开采中后期须采取防腐措施。基于腐蚀行为研究的基础数据,绘制了几种套管钢的CO₂-H₂S腐蚀图版。腐蚀图版表明在中东典型油田腐蚀环境中,L80-...     

复合结构Ni-P 非晶态镀层在H2S/ CO2环境中的耐腐蚀性能

通过在同一镀液中改变温度、p H 值和施加电流完成化学镀和电镀过程, 在普通碳钢基体上得到电位差高于160 mV 的复合结构的非晶态Ni- P 合金镀层。采用SEM、电化学测试设备及专门的腐蚀环境试验箱, 研究了该复合镀层在H₂S/ CO₂ 腐蚀气氛中的耐腐蚀行为。结果表明: 所制备的复合结构Ni- P 非晶态镀层在H₂S/CO₂腐蚀环境中, 100 h 后镀层表面出现均匀的硫化物腐蚀膜, 300 h 后镀层表面出现腐蚀裂纹, 并沿着与基体表面平行的方向扩展、剥离, 在电镀层剥离处磷元素的相对含量增加。所制备的12μm 厚的复合叠加结构Ni- P 非晶态镀层的耐腐蚀性能优于25μm 厚的普通化学Ni-P 非晶态合金镀层。      

海上油气田油套管用材110Cr13S适用性研究

为评价110Cr13S油套管钢在海上油气田开发工程中的适用性,采用暴露腐蚀试验、原位电化学测试、应力腐蚀测试研究了110Cr13S钢在模拟深水油气田井下高温、高压、CO₂与H₂S共存腐蚀环境中的腐蚀行为。利用扫描电镜、能谱仪、电化学工作站、慢应变速率拉伸试验机测试了110Cr13S油套管钢在温度为129.5℃,H₂S分压为358 Pa以及CO₂分压为2.754 MPa条件下的腐蚀形貌、腐蚀产物成分、电化学行为及慢应变速率拉伸曲线。结果表明：在模拟深海油气田井况条件下,110Cr13S钢的平均腐蚀速率为0.004 4 mm/a,试样表面生成了结构致密完整的钝化膜,具有较好的耐蚀性和优异的抗硫化物应力腐蚀开裂性能,110Cr13S油套管钢适用于深水、高温、高压、CO₂与H₂S共存条件下的油气井开发油套管选材。     

Ag2S修饰TiO2纳米管复合电极的制备及其析氢性能研究

以硫化钠和硝酸银为原料,采用了化学浴沉积法将Ag₂S沉积在高度有序TiO₂纳米管(TNTs)上制备出Ag₂S/TNTs析氢电极。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)对电极进行表征,结果显示Ag₂S颗粒均匀的沉积在TiO₂纳米管表面,且没有破坏纳米管原有的形态结构。在0.5 mol/L H₂SO₄条件下,通过线性扫描伏安法(LSV)、塔菲尔曲线(Tafel)、双电层电容和电化学阻抗谱(EIS)等电化学测试分析了不同Ag₂S沉积圈数所得的复合电极的析氢性能。与TNTs相比,Ag₂S/TNTs显示出更优异的析氢性能。Ag₂S沉积圈数为9圈时制备出的复合电极在10 mA/cm²电流密度时,过电位达到了288.14 mV,Tafel斜率为61.8 mV/dec,双电层电容分别为54.7 mF/cm^2...     

以响应面法优化产水气井复配缓蚀剂

为有效解决靖边气田产水气井金属腐蚀严重的问题,以合成的咪唑啉季铵盐（XSD）为主剂,与三乙醇胺（TEOA）,硫脲（THU）进行复配,采用单因素法优选其含量范围后,进一步利用响应面法优化3种成分的含量,开发出高效复配缓蚀剂CY-1。将CY-1加入H₂S+CO₂溶液中对N80钢进行挂片腐蚀,采用扫描电镜观察腐蚀形貌,采用X射线衍射仪分析腐蚀产物成分,并分析了气井腐蚀的主要原因,采用动电位极化研究了其缓蚀机理。结果表明:当复配缓蚀剂CY-1中XSD,TEOA,THU浓度分别为121.45,70.53,40.50 mg/L时,对N80钢在H₂S+CO₂溶液中的缓蚀率最高可达98.07%;溶解于水的H₂S是导致产水气井金属腐蚀的主要原因;CY-1为以抑制阳极过程为主的混合抑制型金属缓蚀剂。     

酸性气田中CO2和H2S的腐蚀预测模型研究进展

综述了关于CO₂腐蚀和CO₂/H₂S共存体系的腐蚀速率预测模型,阐述了各种模型的建模思路、考虑因素、局限性等方面。CO₂的预测模型经过不断改进,逐渐将流态、腐蚀产物膜、材质等复杂因素都纳入了计算模型,在半经验模型、经验模型和机理模型3种类型方面都有了比较成熟的理论成果。而对于H₂S/CO₂共存体系的预测模型,目前考虑的因素较少,建模方法以经验和半经验为主,一方面未与生产现场紧密结合,另一方面有待于将腐蚀机理更深入地应用于预测模型的研究。     

环氧黑陶瓷涂层在塔河油田的耐蚀性能研究

随着油田开采年限的延长以及服役环境的复杂化,内涂层的适用性遭受挑战。模拟环氧黑陶瓷涂层在塔河油田的服役工况条件,利用高温高压釜模拟工况环境,研究了涂层在气、油、水3相中的耐蚀性,并利用电化学交流阻抗技术对涂层在H₂S主导、H₂S/CO₂共存和CO₂主导等6种模拟工况条件下的电化学特征进行了分析。研究表明,环氧黑陶瓷涂层具有较好的耐工况腐蚀特征,其交流阻抗值高于10⁷Ω·cm²。现场应用发现涂层与基体结合良好,具有较好的抗阴极剥离性能。同时还对其失效机制进行了初步探讨,对其在现场工况条件下的服役寿命进行了初步预测。涂装缺陷成为了水及各种离子扩散的快速通道,在涂层与基体界面处发生电化学腐蚀,导致界面的局部压力增大而使涂层发生起泡、开裂。采用拟合曲线的二次多项式预测环氧黑陶瓷涂层寿命为517 d。     

总压对L360NS钢在CO2/H2S/O2体系中腐蚀行为的影响

为明确总压对钢材在CO₂/H₂S/O₂体系中腐蚀行为的影响,采用高温高压反应釜、扫描电子显微镜及其附带的能谱仪、X射线衍射仪、3D光学轮廓仪等仪器,探究了不同总压对L360NS钢在CO₂/H₂S/O₂体系中腐蚀行为的影响。结果表明：总压在0.2～1.5 MPa范围内改变时,L360NS钢的均匀腐蚀速率随着总压的增大而升高。原因是总压增大导致溶液中气体含量增大,腐蚀反应动力学加快,加剧腐蚀。腐蚀产物膜底层为楔状和晶粒状产物掺混,表层为颗粒状,产物组成为FeCO₃、Fe₂O₃、FeS、FeS₂。总压增大,腐蚀坑数量增多,且出现横向、纵向扩展,局部腐蚀程度加深,这是由于腐蚀产物FeCO₃、Fe硫化物与Fe₂O₃等氧化物对基体的保护不均匀。     

生物活性玻璃-二氧化锰复合支架的制备与表征

骨修复支架在植入缺损处后出现的炎症与氧化应激有关, 其中过氧化氢(H₂O₂)浓度过高是引起氧化应激的主要原因之一。二氧化锰(MnO₂)能够通过催化分解H₂O₂来消除植入物周围环境过量的H₂O₂, 同时催化H₂O₂分解产生的氧气(O₂)能够缓解骨缺损处因血供不足而导致的缺氧环境, 从而有利于骨组织再生与骨缺损修复。本研究采用简单的氧化还原法在3D打印制备的生物活性玻璃(BG)支架表面原位沉积MnO₂颗粒, 得到BG-MnO₂复合支架(BGM), 赋予BG支架清除H₂O₂的同时提供O₂的能力。研究结果表明, BGM支架表面沉积MnO₂含量随反应溶液中高锰酸钾浓度升高而增加, 其抗压强度随MnO₂含量增加而增强, 但这些支架的孔隙率和降解速度基本保持不变。更为重要的是, BGM支架能够在H₂O₂环境中持续催化分解H₂O₂产生O₂, 当不同Mn含量的BGM (BGM5和BMG9)支架在浓度为2 mmol/L的H₂O₂溶液中催化分解H₂O₂产生的O₂能使溶液中饱和氧浓度分别达到8.4和11 mg/L。细胞实验结果表明, BGM支架对骨髓间充质干细胞的增殖和碱性磷酸酶活性有一定促进作用。因此, BGM支架在骨组织修复领域具有较大的应用潜力。     

稀土离子掺杂Gd2O2S闪烁陶瓷的研究进展

稀土离子掺杂Gd₂O₂S闪烁陶瓷是20世纪80年代以后发展的硫氧化物闪烁体。高密度和高热中子吸收截面的Gd₂O₂S基质具有高的X射线和热中子阻止能力, 稀土离子(Pr³⁺、Tb³⁺等)的掺杂使其表现出快衰减或高光产额等特性, 在闪烁领域的应用中占据着重要地位。硫氧化合物的组分控制一直是其合成过程中需要解决的关键问题, Gd₂O₂S材料的高熔点和S元素挥发严重的问题, 限制了高光学质量和优良闪烁性能单晶的制备, 因此陶瓷是Gd₂O₂S闪烁体的主要应用形式。颗粒小、粒径分布窄且低团聚的纯相Gd₂O₂S粉体是高质量闪烁陶瓷烧结的关键, 单纯提高烧结温度制备的Gd₂O₂S闪烁陶瓷会产生大量的硫空位和氧空位, 降低材料的闪烁性能。制备Gd₂O₂S闪烁陶瓷通常需要压力辅助烧结, 这种苛刻的制备条件提高了生产成本。本文介绍了闪烁体的闪烁机理及研究概况, 着重综述了Gd₂O₂S闪烁陶瓷的制备工艺、缺陷的解决方法以及在中子成像和医学X-CT上的研究现状及应用情况, 最后对全文进行总结并对Gd₂O₂S闪烁陶瓷发展前景进行了展望。     

热交换器不锈钢管束断裂失效分析

采用宏观分析、金相检验、断口宏观及微观分析以及能谱分析等方法,对某炼油厂裂化车间4台热交换器不锈钢管束先后发生大面积断裂的性质及原因进行了分析。结果表明:该热交换器管束断裂是由在交变载荷和腐蚀介质作用下发生的由外向内的腐蚀疲劳开裂引起的;腐蚀疲劳裂纹起始于管外壁的点蚀坑等应力集中处,促进腐蚀疲劳裂纹扩展的管束外部介质主要是Cl^-和H₂S;裂纹先以腐蚀疲劳开裂方式扩展,而后又呈典型的应力腐蚀开裂方式继续扩展,当应力腐蚀裂纹扩展达到管束断裂强度时便发生断裂。最后提出了预防管束断裂的措施及建议。     

不同晶相MnS制备及光解H2S制氢性能研究

采用溶剂热法成功制备了具有立方结构的α-MnS和六方结构的γ-MnS。通过X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis), 对样品的物相组成、显微形貌、光学性质进行了研究, 并对不同晶相MnS在可见光(λ > 420 nm)和全光谱下光解H₂S制氢性能进行了研究。结果表明: α, γ-MnS在可见光下都具有光解H₂S制氢活性, 且相比于热力学稳定相的α-MnS (4.24 μmol/(g·h)), 亚稳态的γ-MnS (23.38 μmol/(g·h))具有更好的催化性能。相对于可见光, α, γ-MnS在全光谱下的产氢速率明显提高, 其中γ-MnS在全光谱下具有最大的光解H₂S制氢活性, 其产氢速率可达 2272.69 μmol/(g·h)。值得注意的是, 在6 h的光催化测试过程中, α, γ-MnS都展示较好的抗光腐蚀能力和光催化稳定性。此外, 对α, γ-MnS光催化分解H₂S制氢机理进行了分析, 通过对α, γ-MnS光电化学性质的研究, 对其光催化活性存在差异的原因进行了探讨。     

Unique hollow heterostructured CdS/Cd0.5Zn0.5S-Mo1-xWxS2:Highly-improved visible-light-driven H2 generation via synergy of Cd0.5Zn0.5S protective shell and defect-rich Mo1-xWxS2 cocatalyst

Photocatalytic water splitting for hydrogen(H₂)production is a green sustainable technology,in which highly-efficient steady photocatalysts are fundamentally required.In this work,unique CdS/Cd_0.5Zn_0.5S-M0_1-xW_xS₂ photocatalyst constructed by CdS hollow nano-spheres with successively surface-modified Cd_0.5Zn_0.5S shell and defect-rich MO_1-xW_xS₂ ultrathin nanosheets was reported for the first time.Interestingly,the Cd_0.5Zn_0.5S shell could greatly enhance the photo-stability and reduce the carrier recombination of CdS.Meanwhile,enriching active sites and accelerating charge transfer could be achieved via anchoring defect-rich Mo_1-xW_xS₂ onto CdS/Cd_0.5Zn_0.5S hollow heterostructures.Specifically,the optimized CdS/Cd_0.5Zn_0.5S-Mo_1-xW_xSa(6 h Cd_0.5Zn_0.5S-coating,7 wt.%Mo_1-xW_xS₂,x=0.5)hybrid delivered an exceptional H₂ generation rate of 215.99 mmol·g^-1·h^-1,which is approximately 502,134,and 23 times that of pure CdS,CdS/Cd_0.5Zn_0.5S,and 3 wt.%Pt-loaded CdS/Cd_0.5Zn_0.5S,respectively.Remarkably,a high H₂ evolution reaction(HER)apparent quantum yield(AQY)of 64.81%was obtained under 420-nm irradiation.In addition,the CdS/Cd_0.5Zn_0.5S-Mo_1-xW_xS₂ was also durable for H2 production under long-term irradiation.This work provides valuable inspirations to rational design and synthesis of efficient and stable hybrid photocatalysts for solar energy conversion.     

溶胶-凝胶法工艺参数对铜锌锡硫薄膜质量及性能影响研究

以乙酸铜(Cu（CH₃COO）₂·H₂O)、乙酸锌(Zn（CH₃COO）₂·H₂O)、氯化亚锡（SnCl₂·2H₂O）、硫脲（CH₄N₂S）为原料,按一定配比制得前驱体溶液,以三乙醇胺(C₆H₁₅NO₃)、乙醇胺（C₂H₇NO）为稳定剂采用溶胶-凝胶法旋涂制备铜锌锡硫（Cu₂ZnSnS₄）薄膜。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线能谱分析（EDS）、紫外-可见-近红外分光光度计表征手段对薄膜的表面形貌、物相结构、成分组成和光学性能等进行分析。研究烧结温度、旋涂转速、稳定剂加入等工艺参数对铜锌锡硫（CZTS）薄膜的形貌、物相结构及光学性能的影响规律。结果表明,前驱体溶液浓度为0.2 mol/L,旋涂速度...     

Tat修饰Au-Au2S纳米颗粒的合成及其穿膜机制

为了实现对肿瘤的靶向性药物/基因治疗,通过化学还原法制备了细胞穿膜肽Tat修饰的Au-Au₂S纳米药物载体。采用透射电镜、表面增强拉曼光谱仪、紫外分光光度计对Tat/Au-Au₂S纳米粒子进行表征,采用流式细胞仪、激光共聚焦显微镜研究Tat/Au-Au₂S纳米粒子的穿细胞膜机制。理化分析结果表明,Tat可通过Au—S键接枝于Au-Au₂S纳米粒子表面, 直径约50 nm的Tat/Au-Au₂S纳米粒子具有近红外敏感性。细胞内化途径示踪物共定位分析和抑制剂阻断实验表明, Tat/Au-Au₂S纳米粒子以脂筏介导的巨胞饮途径进入Hela细胞, 而以受体和脂筏共介导的巨胞饮途径进入骨髓间充质干细胞（BMSCs）。