纳米级超声造影剂的理论研究进展

为了克服超声造影剂中微米级气泡尺寸较大的局限性,大量研究人员对超声应用的替代造影剂(纳米级造影剂)进行了研究。随着生物纳米技术的飞速发展,纳米级超声造影剂在诊断与治疗领域有着广阔的发展前景。与超声造影剂中的微米级气泡相比,纳米级造影剂粒径较小,渗透能力极强,可以通过血管内皮间隙,进而可以实现血管外病变部位的显影。文中详细论述了超声造影剂在超声作用下的行为以及2种主要的纳米级造影剂:纳米气泡和纳米液滴造影剂,对其理论研究进展进行了总结,并提出了目前仍存在的一些问题及其未来的研究方向。     

CuO-SiO2气凝胶@TiO2纳米纤维无牺牲剂光催化还原CO2

采用溶胶-凝胶法制备CuO-SiO2复合气凝胶,通过在气凝胶孔道内填充TiCl4,然后将其气相水解,得到了在CuO-SiO2气凝胶表面生长了高结晶度的TiO2纳米纤维(CuO-SiO2@TiO2),纤维直径～16 nm.通过XPS、UPS、UV-Vis DRS、荧光光谱(PL)等表征了材料的结构及光电性能.结果表明,制备的CuO-SiO2@TiO2对可见光有明显吸收,且荧光强度较商用TiO2(P25)大幅降低,光生电子-空穴对更加稳定.再在纳米纤维上负载CuO,所得CuO-SiO2@TiO2/CuO在可见光区的荧光强度进一步增强.以300 W氙灯为光源,分别以CuO-SiO2@TiO2及CuO-SiO2@TiO2/CuO为催化剂,无牺牲剂条件下光催化还原CO2,4 h后甲醇产率分别为1304.0及1589.0μmol/g-cat,转换频率(TOF)分别为0.038及0.046 h–1.循环实验表明,纳米纤维具有较好的光催化稳定性,经过4次光催化循环实验后,CuO-SiO2@TiO2/CuO的保留率～94％,甲醇产率可达1472.0μmol/g-cat,TOF为0.042 h–1.     

Re-Looking into the Active Moieties of Metal X-ides (X- = Phosph-, Sulf-, Nitr-, and Carb-) Toward Oxygen Evolution Reaction

Non-precious metal-based catalysts for oxygen evolution reaction (OER) have been extensively studied, among which the transition metal X-ides (including phosph-ides, sulf-ides, nitr-ides, and carb-ides) materials are emerging as promising candidates to replace the benchmark Ir/Ru-based materials in alkaline media. However, it is controversial whether the metal Xides host the real active sites since these metal Xides are thermodynamically unstable under a harsh OER environment—it has been reported that the initial metal Xides can be electrochemically oxidized and transformed into corresponding oxides and (oxy)hydroxides. Therefore, the metal Xides are argued as “pre-catalysts”; the electrochemically formed oxides and (oxy)hydroxides are believed as the real active moieties for OER. Herein, the recent advances in understanding the transformation behavior of metal Xides during OER are re-looked; importantly, hypotheses are provided to understand why the electrochemically formed oxides and (oxy)hydroxides catalysts derived from metal Xides are superior for OER to the as-prepared metal oxides and (oxy)hydroxides catalysts.     

致密砂岩油藏能量补充方式评价及优化

针对致密砂岩油藏大规模体积压裂开发后能量补充困难的问题,利用自主设计制作的大型人造三维岩心物理模型和物理模拟实验舱,开展致密砂岩油藏能量补充方式优化研究。实验结果表明:致密砂岩油藏压裂开发过程中,地层能量损耗严重,采取注水或注气的方式可有效进行能量补充;地层中裂缝规模越大,越有利于原油渗流,后续补充能量的传播范围越广,有助于进一步提高原油采收率;从提高驱油效率和扩大波及系数方面优选吞吐渗吸介质,CO₂均优于活性水,CO₂吞吐开发在矿场试验中取得了显著的增油效果,因此,CO₂吞吐作为一种有效的能量补充方式在致密油开发中展现了良好的应用前景。该文分析了致密砂岩储层水平井压裂开发的渗流规律,优选出致密砂岩储层大规模压裂开发后最佳渗吸介质,可为致密砂岩油藏开发设计提供重要的理论依据。     

天然气水合物储层泥质细粉砂挡砂介质堵塞规律与微观挡砂机制

中国南海海域部分天然气水合物储层中地层砂为高泥质含量细粉砂，开采防控砂难度较大。针对高泥质细粉砂挡砂机制问题，使用粒度中值为10.13 μm的泥质细粉砂样品，模拟单向气液携砂流动条件，使用绕丝筛板、金属烧结网、金属纤维、预充填陶粒4类挡砂介质在20~80 μm挡砂精度下进行挡砂模拟实验，采用显微成像系统观察挡砂介质内部及表面砂粒沉积与堵塞动态，分析介质流通性能和挡砂性能变化，总结堵塞规律、微观挡砂机制与形态及其控制因素。研究结果表明，不同类型和精度的挡砂介质对泥质细粉砂的堵塞总体呈现堵塞开始、堵塞加剧和堵塞平衡3个阶段。随着驱替进行，挡砂介质渗透率逐渐降低，幅度会高达90%以上；同时过砂速度减缓，最终过砂率为5%~10%。根据堵塞规律和微观图像分析，提出了粗组分分选桥架、局部砂团适度挡砂、整体砂桥阻挡等挡砂介质对泥质细粉砂的3种微观挡砂机制。以粗组分分选桥架挡砂机制为主的挡砂工况下，挡砂介质堵塞渗透率较高，但过砂率超过15%，挡砂效果较差；以整体砂桥挡砂机制为主时，过砂率在10%以下，挡砂性能较好，但各类挡砂介质的堵塞渗透率不足1 D，流通性能较差。局部砂团适度挡砂机制为主时介质挡砂性能及流通性能介于两者之间。挡砂介质对天然气水合物储层泥质细粉砂的微观挡砂机制和形态受挡砂介质类型、精度、地层砂特征以及流动条件等因素控制，其规律对于水合物泥质细粉砂防控砂优化有指导意义。     

Green sonochemistry fabrication of pure Gd2Sn2O7 nanoparticles with advanced photocatalytic efficiency for elimination of dye pollutions

The insufficiency of clean water sources has become a perilous tension for the future of the world that one of the eco-friendly and cost-effective solutions is the photocatalytic process for removal of artificial dyes and poisonous organic impurities. In the current research, an eco-friendly sonochemistry process was accomplished to gain Gd₂Sn₂O₇ (GSO) nanoparticles with progressive photo-catalytic proficiency. Lysine amino acid as a green capping agent and ethylenediamine (en) as an alkaline agent were utilized with effective surface categories aiming to manage the growth of formed nuclei with the design of spatial barriers around the metal cations and lastly, stop nano-sample accumulation. The figure and dimension of products was studied by various characterization procedures of spectroscopic and microscopic. The photo-degradation performances of the pure Gd₂Sn₂O₇, Gd₂Sn₂O₇/SnO₂ and Gd₂Sn₂O₇/SnO₂/Gd₂O₃ nanocomposites were tested to the removal of diverse synthetic dyes. The outcome of the type of dye, nano-catalyst composition, pH and scavenger kind was labeled on modifying ability of Gd-Sn-O nano-catalyst task. Optimized Gd₂Sn₂O₇/SnO₂/Gd₂O₃ nanocomposites have an efficiency of 98% for degradation of erythrosine dye that ^?OH radicals support photo-degradation of contamination.     

海上热采防砂封隔器研制与室内试验

海上稠油热采开发过程中,通常采用蒸汽吞吐的方式进行原油开采。为满足稠油热采长效密封要求,研制了HPHT-215型热采防砂封隔器。封隔器胶筒采用特制的氟硅基复合材料+玻璃纤维网结构,并开展了材料性能评价测试。通过有限元分析和室内胶筒组合测试,对胶筒材料和组合结构进行了评价优化。室内全尺寸整机测试表明:封隔器能够满足耐温350 ℃、耐压21 MPa密封性能要求,并开展了高低温多轮次密封性能评价测试。该型热采防砂封隔器的研制成功,为海上稠油蒸汽吞吐多轮次开发提供了保障,具有广泛的应用前景。     

减水剂类型对赤泥—矿渣基地聚物注浆材料性能的影响及机理研究

针对赤泥等固体废弃物对环境危害性大且利用率低等问题,以碱激发赤泥-矿渣基地聚物注浆材料为 研究对象,研究了不同掺量的聚羧酸(PA)减水剂、醛酮缩合物(AKC)减水剂和萘系(N)减水剂对材料凝结时间、流动 性及强度等的影响,并通过 XRD、傅里叶红外光谱及 SEM 等设备对减水剂的作用机理进行研究。 结果表明:减水剂增 强了材料的流动性但降低了材料的剪切应力;N 和 PA 减水剂能缩短材料的凝结时间,但 AKC 减水剂会延长材料的凝 结时间;N 和 AKC 减水剂能提高材料的强度,但 PA 减水剂会降低材料的强度;N 减水剂对材料的综合性能提升效果 更加明显,其最优掺量为 0. 7%;减水剂对赤泥-矿渣基地聚物性能提升的作用机理主要是促进地聚合物凝胶的形成。 研究成果为拓展赤泥在工程上的使用途径和效率提供了理论指导。     

饱和块状混合回填土地基的一维固结分析

用块状渣土置换软弱地基和回填低洼谷地等是处置工程渣土的有效途径。为了分析饱和块状混合回填土地基的固结性状，运用混合物理论建立了其一维固结模型。首先，假定块状土固相和充填土固相之间满足等应变条件，获得了饱和块状混合回填土中各相应变与块状土孔隙变形和充填土孔隙变形的关系式。其次，在小应变条件下，根据自由能势函数方程建立了饱和块状混合回填土的一维线弹性本构方程，再结合达西定律和应力平衡方程获得了一维固结控制方程。再次，利用分离变量法得到一维固结解析解，通过退化本文模型与已有模型进行对比，验证了本文模型的正确性。最后，基于所得解析解，分析了充填土孔隙渗透系数、块状土孔隙渗透系数以及流体交换参数等因素对饱和块状混合回填土地基固结性状的影响。分析结果表明：充填土孔隙渗透系数对饱和块状混合回填土地基整体固结性状起主导作用；在固结初期，块状土超孔压会有一定程度的上升，且3个参数具有相似的作用机理。     

高应力软岩巷道锚注一体化联合支护技术应用

介绍了国家专利注锚剂、中空注浆锚索等产品,以国家能源麦朵山煤矿11采区2煤辅助运输巷为研究对象,采用数值模拟、理论分析、现场测试及井下试验相结合的综合研究方法,对11采区2煤辅助运输巷采用锚注一体联合支护技术,来实现对岩体裂隙注浆,使浆料与岩体结为一体,在围岩与支护体共同作用过程中,实现强岩增荷的作用,维护巷道的稳定性,实现工作面的安全生产。