甲烷水合物常压分解

在容积为1L的高压反应釜中制备甲烷水合物，采用常压恒温分解法测定了甲烷水合物分解过程的实验数据，并提出了以微分方程表达的宏观分解动力学模型，同时计算出甲烷水合物分解的活化能为76．93kJ／mol。并与其他人测定的活化能数据进行了对比，验证了动力学模型的可靠性。     

分子动力学模拟甲烷水合物结构稳定性

采用经典的NVT系综分子动力学方法模拟研究在不同温度下晶穴占有率对甲烷水合物晶体结构稳定性的影响。模拟显示高晶穴占有率和低温均有利于甲烷水合物晶体结构的稳定。在NVT系综模拟条件下,当晶穴占有率θ=100%甲烷水合物晶体可以在较高的温度下稳定存在;当θ37.5%,在适宜的温度下可以稳定存在;较低的温度可使空甲烷水合物笼形结构稳定。     

甲烷水合物降压分解控制机理实验研究

自然界中甲烷水合物储存条件复杂,直接岩芯取样进行研究存在困难。通过搭建水合物合成与分解实验系统,对多孔介质中甲烷水合物的合成与分解特性进行了实验研究,测定了甲烷水合物的相平衡曲线,通过对甲烷水合物进行降压分解实验研究,结果表明在渗透率较大的多孔介质中,热量传递是影响水合物分解的主要控制因素。     

抑制剂对甲烷水合物生成规律影响的研究

天然气水合物储量巨大,是未来替代煤和石油等传统化石能源的新型清洁能源之一。天然气水合物生成、抑制与分解受多种因素的影响,在研究化学抑制剂对水合物分解抑制与加速效果时需要考虑多重因素的影响,如纯水或海水、反应釜内不同气液比、压力等。利用自行研制的可视化水合物生成、抑制和分解模拟装置进行了水合物相关模拟实验研究。在气液体积比为150∶350时,采用实验室自配的动力学抑制剂KHI3和不同质量分数的NaCl进行复配分析,选出最佳复配方案。结果表明,在3%NaCl+1%KHI3（质量分数）复配方案下,水合物不易生成;KHI3质量分数为2%时,水合物成核速率反而增快,对水合物生成起到促进作用。在实际应用中,应该严格控制抑制剂质量分数,避免出现水合物大量生成而导致的管道堵塞。     

基于圆柱形纳米颗粒的纳米流体导热特性模拟

纳米流体是将纳米颗粒分散在基液形成的一种介质,具有较强的导热性能,在诸多领域具有重要的应用。纳米流体的悬浮颗粒多为球形颗粒,而在实际应用中很多颗粒为非球形。基于平衡态分子动力学模拟方法,研究了含有圆柱形纳米颗粒的纳米流体导热性能。计算结果表明,随着纳米颗粒球形度降低,纳米流体的热导率明显增大。基于纳米流体径向分布函数以及基液和纳米颗粒扩散系数的分析表明,对于相同体积的纳米颗粒,圆柱形纳米颗粒的比表面积较大,颗粒表面的类固液体层效应是非球形纳米颗粒提高纳米流体热导率的主导机制,并且颗粒的布朗运动有可能削弱此效应。该研究结果为强化纳米流体热导率提供了新的思路。     

注甲醇溶液分解丙烷水合物实验模拟

在自制的可视化水合物开采装置中进行了以恒流量注入不同质量分数（30．0％,60．1％,80．2％,99．5％）甲醇溶液定容分解丙烷水合物的模拟化学试剂法分解天然气水合物实验。结果表明,分解实验开始后,釜内液相温度缓慢降低,压力近似于线性增长,分解时间随着质量分数的增加逐渐减少但减少的程度在减弱。通过计算得到丙烷水合物的平均分解速率介于0．02059～0．04535mol／（min·L）,并随注入甲醇质量分数的增加而增大。与注入纯水分解水合物实验相比甲醇的注入可以减少水合物分解时所需要的热量、加速水合物分解,同时提高甲醇的质量分数有利于加速水合物的分解。     

颗粒团聚对水基铜纳米流体导热系数影响机理研究

研究表明纳米颗粒团聚影响纳米流体的导热系数,但颗粒团聚对导热系数的影响机理尚不清晰.文中构建水基铜纳米流体模拟体系,采用平衡分子动力学方法分析颗粒团聚行为对纳米流体导热系数的影响规律与机理.结果表明,铜颗粒发生团聚导致纳米流体的导热系数升高.纳米流体体系中铜颗粒表面存在致密水分子吸附层,不同颗粒水吸附层间强吸引作用是颗粒相向运动与发生团聚的驱动力.通过分析影响纳米流体导热系数的动能、势能及应力贡献项发现,颗粒发生团聚后颗粒势能绝对值增加,是引起纳米流体导热系数升高的主要原因.     

金属纳米颗粒光散射提高薄膜光伏电池光能吸收率的理论研究

在准静态近似下,分析了球形金属纳米颗粒的光散射和吸收特性．金属纳米颗粒的介电函数用Drude模型描述的情形下,得出了银纳米颗粒在可见光、红外波谱范围散射效率与纳米颗粒半径的关系．利用金属纳米颗粒的光散射特性可提高薄膜光伏电池的光能吸收率．简要分析了其提高薄膜光伏电池光能吸收率的机理．     

POA分子在纳米SiO2颗粒表面吸附的分子动力学模拟

采用分子动力学方法（MD）研究模拟含蜡原油环境中聚丙烯酸十八酯（POA）分子在甲基改性纳米SiO2颗粒表面的吸附行为,构建了包含POA分子的模拟含蜡原油体系在三种不同甲基改性程度的纳米SiO2颗粒表面的吸附模型,分析了吸附能、密度分布、均方位移、径向分布函数等参量。结果表明,未改性的颗粒表面最先吸附沥青质等极性较强的物质;100%甲基改性的颗粒表面最先吸附烷烃;50%甲基改性的颗粒表面最先吸附芳香烃、POA,且50%甲基改性表面更有利于POA分子的稳定吸附,有利于POA分子形成侧链伸展更好的吸附构型。研究也发现,在50%甲基改性的颗粒表面,POA分子与蜡分子（C24H50）之间的相互作用最强,C24H50分子的分布最聚集。此研究为纳米杂化降凝剂中纳米颗粒的有机实验改性提供了理论指导,为聚合物/纳米颗粒降凝剂的作用机理研究提供了方法。     

纳米颗粒添加对熔融盐传热特性的影响

熔融盐由于其蒸汽压力低、工作温度高、热稳定性良好等特点,在集中式太阳能热发电系统中作为传热和蓄热工质应用较多.但熔融盐热导率较低,导致发电系统效率降低、能耗增加,发电系统成本升高.向熔融盐中加入纳米颗粒形成熔盐基纳米流体是能够改善熔盐热物性,文章以添加SiO2纳米颗粒的Hitec盐基纳米流体为研究对象,利用平衡分子动力学方法模拟计算热导率,从多角度分析以揭示物理机理.结果表明纳米颗粒质量分数为2％、4％和6％时,纳米流体热导率分别提高了5.75％、6.47％和0.05％.扩散系数结果表明,纳米颗粒添加不会强化基液微对流.分析径向分布函数发现,纳米颗粒添加导致了Na原子和NO3-中N原子间的配位数增加,粒子间作用力增强,引发纳米流体热导率提升.此外,随着温度升高,熔盐纳米流体热导率减小;颗粒质量分数/粒径变大,热导率出现非单调变化.     

溶剂热条件下钴微纳米颗粒的构筑习性

以乙酸钴为钴源,水合肼为还原剂,在不同表面活性剂下,溶剂热法制备出不同形貌的二维、三维钴微纳米颗粒。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对产物进行了表征。采用自制的2-十一烷基-1-二硫脲乙基咪唑啉季铵盐(SUDEI)为表面活性剂时,制备出直径400~600nm,厚度约100nm的六角盘状二维产物,采用其他表面活性剂只能制备出三维的花状钴。初步探讨了溶剂热条件下钴微纳米颗粒的构筑习性。     

不同组成添加剂对甲烷水合物生成的影响

在1L的半连续搅拌槽式反应器中,研究了添加剂十二烷基硫酸钠、草酸钾和草酸钾与十二烷基硫酸钠复合对甲烷水合物生成过程的影响.结果表明:十二烷基硫酸钠的作用优于草酸钾、草酸钾与十二烷基硫酸钠的复合.甲烷水合物储气量达到159.1 Vg.V-H1,其生成速率达到0.43 Vg.V-H1.min-1,优于文献报道结果.     

纳米颗粒形状对螺旋管强化传热的影响

采用欧拉-拉格朗日两相法研究了螺旋管内不同形状纳米流体的传热性能。分析了纳米颗粒形状对螺旋管内传热强度、压降、热力性能的影响。研究结果显示:不同颗粒形状对螺旋管内纳米流体传热强度和压降的影响趋势一致,即传热强度和压降由高到低的顺序为血小板形、圆柱形、刀片形、球形、砖形;在颗粒球形度一定时,粒径越小,传热强度越大,压降也越大;血小板形纳米流体的热力性能优于其他颗粒形状,其在Re为1 750时热力性能系数达到最大值1.11。     

升温速率对金属熔化和过热的影响

采用分子动力学方法和QSC(QuantumSutton Chen)力场研究了升温速率对金属银和金属铅的熔化和过热行为的影响。研究结果表明,升温速率对金属银和铅的熔化和过热行为有很大影响,随着升温速率的升高,金属的熔点有所升高。高的升温速率会导致金属体系内部无序化程度增加,降低了熔化相变的能垒。升温速率导致的银和铅完美晶体的过热极限分别为1450K和800K。     

离子注入形成SiC纳米颗粒的发光性能研究

用离子注入法将Si、C离子注入到非晶二氧化硅中,样品分别在600 ℃,800 ℃和1 100 ℃进行了退火,并在1 100 ℃时作了1 h、2 h、3 h和4.5 h的退火.用透射电镜(TEM)和光致发光(PL)研究了退火温度以及退火时间对样品的微结构和发光特性的影响.实验表明,退火后样品中形成了SiC纳米颗粒,PL谱中观察到了缺陷和SiC纳米颗粒的发光.     

镁纳米颗粒烧结过程的分子动力学模拟研究

激光烧结制镁是目前从含镁化合物中提取镁元素的一种重要方法.利用分子动力学模拟来研究纳米颗粒烧结过程和机制,通过在300～900℃范围内在不同温度下烧结的活性纯镁的特性与变形过程的模拟,对添加纯镁粉的烧结生产工艺进行了研究.已知镁熔点为650 K,研究发现在终点温度为650、700、750、800 K时用分子动力学来模拟Mg纳米颗粒的烧结研究达不到模拟的成功率,终点温度为850、900、950和1 000 K时模拟才能成功,在烧结过程中可以产生更高的加热速率,从而有效提高了烧结材料的机械强度.     

关于纳米二氧化钛光催化分解罗丹明B的研究

用XRD技术研究了不同温度时煅烧二氧化钛(P25)纳米微粒的结构特性，并研究了罗丹明B溶液的悬浮体系二氧化钛光催化降解活性，分析了晶粒尺寸、晶相组分和溶液pH值等诸多因素对二氧化钛光催化活性的影响。结果表明，晶相组分、晶粒尺寸和溶液的pH值在一定程度上决定了二氧化钛悬浮体系的光催化效能．发现在煅烧温度为400℃，pH为6．0，光照2h时催化效果达93．48％。     

超声波对HCFC-141b水合物结晶过程的影响

在可视化低温实验台上研究了超声波对HCFC－141b(1,1-dichloro-1fluoroethane)水合物结晶过程的影响，并对实验结果进行了分析讨论。结果表明，功率116－800W的超声波可促进面积为19.6cm^2反应器中的水合物生成。在反应器面积增大至38.5cm^2时，水合物结晶引导时间随超声波功率的升高而缩短，二者近成对数关系，水合物结晶过冷度Tf从7.9℃降低到3.9℃。     

一种开采天然气水合物的新方法——注高温海水法

向海洋天然气水合物中注入热海水1h后,水合物开始分解产生大量甲烷气体,系统压力呈线性增加,2h后压力缓慢上升;水合物分解率随温度升高而增加;随注入流量的加大其分解率也增加;但分解率随时间不是无限的增加,而是在10b以后趋于稳定状态;在管线和反应器里发现了固体沉淀.     

熔融法制备纳米SiO_2颗粒

介绍了以Na2O-B2O3-SiO2玻璃为原料,采用熔融法制备钠硼硅玻璃,并通过对钠硼硅玻璃的组分,熔制温度的讨论,以及对热处理,酸浸析等后处理过程工艺参数进行调节,得到制得纳米SiO2颗粒的最优化条件。采用差示扫描量热法对热处理前的钠硼硅玻璃进行测试,用X射线衍射分析对不同温度热处理的钠硼硅进行测试,用场发射扫描电子显微镜对酸浸析后二氧化硅颗粒形貌进行表征,并对最佳的工艺条件进行了讨论。制得的SiO2颗粒粒径范围为60～100 nm,并具有比表面积大、分散性好、成本低等优点。