纳米颗粒强化胺法吸收CO2研究进展

碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是缓解全球气候变化的重要措施之一。纳米颗粒因具有良好表面效应和体积效应,能够强化CO2捕集传质性能而备受青睐,其可增大胺法吸收CO2过程中的传质系数并减少溶剂再生所需的能量,有望进一步提高CO2捕集效率、降低能耗。本文从纳米颗粒强化胺法吸收CO2过程出发,讨论了纳米颗粒强化吸收的3种机理（抑制气泡聚并机理、传输机理、边界层混合机理）,总结了近年来国内外最新研究进展,论述了纳米颗粒强化CO2吸收过程中的主要影响因素,指出纳米颗粒对CO2吸收过程的强化是多重因素共同作用的结果,并对该技术的未来研究方向作了展望。     

碳酸酐酶在功能化Fe3O4-SiO2核壳纳米颗粒上的固定及其性能表征研究

以Fe3O4纳米颗粒为核,正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体,通过St?ber法合成了Fe3O4-SiO2核壳纳米颗粒。以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）为改性剂对纳米颗粒进行改性,得到了环氧基功能化的Fe3O4-SiO2核壳纳米颗粒,随后将碳酸酐酶（carbonic anhydrase,CA）共价固定到纳米颗粒上,以实现CA固定化。采用傅立叶红外（FTIR）、透射电镜（TEM）等手段对载体材料进行表征;以对硝基苯酚乙酸酯（p-NPA）为底物,采用紫外分光光度仪测试酶活力,并对固定化酶进行了性能表征。试验结果表明,固定化酶的热稳定性、贮藏稳定性和循环使用性均优于同等条件下的游离酶,其在循环使用10次后仍保持84.2%的相对酶活力。     

Fe_3O_4@SiO_2-Cu复合磁性纳米粒子的制备及其脱硫性能的研究

采用水解法合成了核壳型Fe_3O_4@SiO_2载体,用等体积浸渍法在磁性Fe_3O_4@SiO_2载体表面负载CuCl_2,得到Fe_3O_4@SiO_2-Cu磁性纳米粒子吸附剂。采用XRD、TEM、FT-IR、XPS、N_2吸附-脱附和振动样品强磁计(VSM)等表征手段对制备的吸附剂进行表征,考察了吸附剂对模型汽油中不同硫化物的脱硫性能。结果表明,核壳型Fe_3O_4@SiO_2载体的比表面积为246.5 m~2/g,同时饱和磁强度为44.6 emu/g。负载铜离子后,Fe_3O_4@SiO_2-Cu的饱和磁强度为43.9 emu/g。Fe_3O_4@SiO_2-Cu吸附剂可有效吸附噻吩类硫化物,硫容可达1.42 mg(S)/g(吸附剂)。采用先醇洗后焙烧的方法对失活吸附剂进行再生,吸附剂循环使用5次后仍能保持良好的再生稳定性。     

卫星有效载荷开关电源单粒子瞬态效应的防护研究

本文分析了脉宽调制器（PWM）中单粒子瞬态效应的产生过程、传播机制以及对开关电源的影响,结合卫星有效载荷专用电源的技术特点,提出了一种有效的防护策略。脉冲激光及重离子试验方法均验证了机理分析的正确性和改进措施的有效性。为扫除这类器件在太空应用的重要隐患提供了新的思路。     

碳酸酐酶固定及在二氧化碳捕集应用研究进展

化石燃料的使用是全球气候变暖的主要原因,二氧化碳捕集、利用及封存(CCUS)技术能够有效减少碳排放,缓解气候变化压力。化学吸收法是CO₂捕集的重要方法之一,具有分离效率高、成本低等优点,但存在解吸过程中消耗能量较多、长期使用造成设备腐蚀性等问题。利用碳酸酐酶(CA)强化化学方法吸收CO₂,可以提高CO₂吸收效率,有效解决传统工艺中的热能损失,逐渐成为CO₂捕集与封存研究中的热点。但CA自身热稳定性低、可重复性差,需对其进行固定化以提高稳定性和活性。重点介绍了CA的固定化方法及常用载体材料,总结了CA在强化CO₂捕集中的作用机理,讨论了其在CO₂捕集中的应用,并对该技术的未来发展方向作出了展望。固定化载体与方法会影响固定化酶的性质,故CA在固定化时要选择合适的载体与方法。CA固定化方法包括吸附法、包埋法、共价结合法和交联法4种,各有优劣,应根据酶所应用的领域来选择合适的固定化方法。常用固定化载体有天然高分子、无机载体材料等,选择时应综合考虑载体的理化性质和工业应用能力。CO₂捕集过程中,CA主要通过促进化学溶剂吸收CO₂和诱导CO₂矿化生成碳酸钙两方面强化捕集效率。未来研究方向应集中于开发具有更高活性和稳定性的新型CA、制备廉价高性能载体材料和进一步探究CA的内在因素和外界条件对其工业应用产生的阻碍。     

纳米颗粒对CO2泡沫体系稳定性的影响

纳米颗粒稳泡技术是一项新的提高采收率技术,目前仍处于室内研究阶段。对纳米颗粒稳泡技术的研究背景、作用机理、性能评价及驱油效果进行综述,结果表明,纳米颗粒与表面活性剂分子能产生协同作用,抑制CO_2气泡的破灭、聚并和歧化,延长液膜的排液时间,延缓泡沫破裂速度,提高CO_2泡沫体系在驱油过程中的稳定性。纳米颗粒/表面活性剂复配体系的半衰期是单一表面活性剂体系的2.5倍以上;经表面改性的纳米颗粒/表面活性剂复配体系可提高原油采收率7%~10%,最高可达30%以上。然而,过量的纳米颗粒会导致CO_2泡沫体系的表面张力增加,发泡性能变差,泡沫体积和波及体积减小;不同种类的纳米颗粒与表面活性剂复配产生不同的协同作用。因此,纳米颗粒/表面活性剂复配体系的筛选与评价,是纳米颗粒稳泡技术的关键。     

纳米颗粒抑制CO2驱过程中沥青质沉积的研究进展

CO2驱在低渗透油藏开发中具有易注入、易混相等优势，但其驱油过程中会带来沥青质沉积问题，导致储层孔喉堵塞、润湿性变化及渗透率降低。纳米颗粒在抑制沥青质沉积方面具有较大的潜力，有望进一步应用于提高低渗透油藏采收率。从分子结构层面讨论了纳米颗粒抑制沥青质沉积的机理，总结了近年来中外最新研究进展，指出了当前研究与应用所面临的挑战，并对其发展做出了展望。纳米颗粒主要通过吸附作用和分散作用抑制沥青质沉积，吸附作用依靠纳米颗粒的表面电荷与沥青质的强极性基团之间的静电吸引而使纳米颗粒包覆在沥青质分子表面，从而避免沥青质沉积；分散作用则主要通过接枝在颗粒表面的有机链，与沥青质分子形成范德华力或空间位阻，从而破坏沥青质分子间的自缔合作用，达到抑制沥青质沉积的效果。但该技术目前仍处于室内研究阶段，纳米流体的稳定性、经济性及其对环境影响的不确定性等因素制约了其大规模现场应用。开发出稳定性好、经济效益高、环境友好的新型纳米流体是未来研究的关键，建立更为精确的数学模型也是未来工作的重要方向。     

综述与展望新型钙钛矿太阳能电池研究进展及面临的问题

能源是当今世界面临的巨大难题,石油矿产等资源的不断大量消耗,太阳能作为清洁能源有望得到更多的应用。利用太阳能最主要的方式是用太阳能电池进行光电转化,其中,新型太阳能电池优点很多,清洁、制造成本低、效率高、便于投入应用,已经成为光伏领域的研究热点。简要介绍太阳能电池发展过程,侧重于论述相应的市场行情及面临的问题。主要讨论钙钛矿太阳能电池的研究现状以及研究中面临的问题。     

空间行波管放大器用栅控调制技术

为满足宇航用空间脉冲行波管放大器对阴极发射电子束的控制要求,设计一种高可靠调制器,具备对脉宽和占空比的保护功能和对栅极控制行波管放大器的调制能力,在卫星寿命末期可通过地面遥控指令,改变星上栅压正偏输出,补偿行波管阴极发射能力下降。     

可再生能源电解制氢技术及催化剂的研究进展

氢能是一种清洁、高效的二次能源,是构建未来清洁社会的重要支撑。在众多制氢技术中,利用可再生能源产生电能,并通过电解水制备高纯度氢气是最具潜力的制氢路线之一。本文在介绍三种电解水制氢技术及核心部件的基础上,重点讨论了电解水析氢催化剂,特别是过渡金属基电催化剂及单原子催化剂的研究进展。本文最后对可再生能源发电与电解水制氢技术的耦合进行了分析与讨论,简述了现阶段国内外基于可再生能源发电制氢项目的开发进展。文章指出,随着电力成本下降,高效、稳定、经济的析氢催化剂的开发,可再生能源发电制氢将成为解决能源消纳、加速氢能产业化进程、最终实现我国向低碳清洁能源转型的重要途径。