采用共沉淀法合成两种吸附剂镁铝焙烧态水滑石(MgAl LDO)和镁铝铁焙烧态水滑石(MgAlFe LDO),并通过X射线粉末衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析、傅里叶变换红外光谱(FT?IR)分析、BET比表面积测试分析等手段对其进行了表征,同时研究了两种吸附剂对废水中F-的吸附性能;考察了金属的物质的量比、煅烧温度、F-初始质量浓度、吸附剂投加量对废水中F-去除效果的影响。结果表明,MgAlFe LDO孔结构分布均匀,拥有较大的比表面积,对废水中F-的吸附能力高于MgAl LDO;当n(Mg2+)/n(Al3+)/n(Fe3+)=3.0∶0.6∶0.4、F-初始质量浓度为20 mg/L、煅烧温度为300 ℃、MgAlFe LDO的投加量为0.4 g时,废水中F-的去除效果最佳;反应2 h后,废水中F-的去除率为98.35%。
香豆素类衍生物是一类重要的有机杂环化合物,具有良好的生物活性。通过可见光促进的苯丙炔酸酯与苯亚磺酸钠的反应制备了3?磺酰香豆素衍生物,并研究了其反应机理。结果表明,在温和的反应条件下,以苯亚磺酸钠为磺酰自由基前驱体、过硫酸盐为氧化剂,通过串联自由基加成环化策略,可以中等到良好的产率制得3?磺酰香豆素衍生物,为功能化香豆素衍生物的制备提供了一条简洁、绿色和高效的合成路线。
研究了单一乳化剂辛基酚聚氧乙烯醚10(OP?10)及其复配体系对辽河油田稠油稳定性、流变性的影响,并研究了有机碱对复配体系界面张力的影响。结果表明,二元最佳复配方式为质量分数为1.0%的OP?10+质量分数为0.6%的油酸钠(YSN);在最佳复配方式下,复配体系可使稠油形成稳定的乳状液,黏度从1 168.22 mPa·s降至57.57 mPa·s,降黏率为91.03%,分水率为21.33%;有机碱三乙醇胺(TEOA)可使复配体系界面张力降低至10-2 mN/m。
聚芳基哌啶阴离子交换膜(AEM)具有优异的耐碱稳定性,在阴离子交换膜燃料电池和碱性电解水中得到了广泛的研究。利用扭曲大体积结构的9,9?二苯基芴单体,制备了聚(三联苯?芴?哌啶)阴离子交换膜(PTDP);在此基础上,引入溴化改性的亲水大体积环糊精交联剂(β?CD?Br7),利用二者共同调控了AEM内的微相分离结构,并进行了性能测试。结果表明,当温度为80 ℃时,交联剂质量分数为5%的qPTDP?10?CD5 AEM的电导率为130.2 mS/cm;在温度为80 ℃的1 mol/L NaOH溶液中浸泡2 000 h后,其电导率保持率为94.3%,表现出较好的稳定性;当温度为80 ℃时,采用qPTDP?10?CD5膜组装的氢氧燃料电池表现出1 490 mW/cm2的峰值功率密度;在电池耐久性测试中,采用qPTDP?10?CD5膜组装的燃料电池经30 h后,电压保留率为89.7%,表现出良好的电池性能。
为实现可持续发展,人类对清洁能源的需求不断增加。在众多新型能量存储与转化装置中,质子交换膜燃料电池因具有可将化学能高效、安全地直接转化为电能、应用场景广泛等优点备受关注,而质子交换膜是其核心部件,质子电导率以及机械强度相互制约等问题成为困扰其发展的主要难题。虽然关于质子交换膜单一性能的提高研究已经取得了重要的阶段性成果,但是其关键技术性能相互制约的问题仍困扰其发展,并影响燃料电池的进一步商业化。发展柔性质子交换膜是解决此技术难题的主要策略。基于此,从柔性聚合物材料、结构优化、柔性添加体设计三个方面综述了近年来国内外关于柔性质子交换膜的研究进展,期待为突破柔性质子交换膜的性能瓶颈提供启发。
采用微波法一步实现氧化石墨烯还原与SnSe的原位负载及界面组装,成功制备了还原氧化石墨烯(rGO)负载花瓣状SnSe复合材料(SnSe/rGO)。通过拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对SnSe/rGO进行表征,并研究了rGO质量分数对复合材料电催化氧还原反应(ORR)性能的影响。结果表明,SnSe与基体rGO之间产生相互作用,并以Sn—C和Sn—O—C为电荷转移的桥梁;花瓣状SnSe与rGO紧密结合,形成了较为稳固的三维网状结构,支撑催化剂总体结构不坍塌;SnSe/10%rGO催化剂(10%rGO表示rGO的质量分数为10%)具有良好的ORR活性,其极限电流密度为3.79 mA/cm2,起始电压(vs.RHE)为0.85 V,电子转移数为3.10;具有比商业20%Pt/C催化剂(20%Pt表示Pt质量分数为20%)更为优良的电催化长期稳定性:反应20 000 s后的相对电流密度仍能保持81.15%。研究结果为燃料电池用非贵金属阴极ORR催化材料的制备提供了思路。
通过构建基于咪唑官能化溴代聚苯醚(ImF?BPPO)与季铵化聚乙烯醇(QPVA)的半互穿聚合物网络(sIPN)化合物,制备了一系列新型阴离子交换膜(AEMs);系统地研究了QPVA质量分数对复合膜综合性能的影响;利用1H?NMR、FT?IR和SEM对膜结构和复合膜形貌进行了分析,并测试了复合膜的离子交换量、含水率、电导率等性能指标。结果表明,所制备的系列复合膜相容性较好,无明显相分离现象产生;当QPVA质量分数为40%时,复合膜的含水率和溶胀率分别为58.2%和24.6%,80 ℃时的电导率为67.24 mS/cm,用浓度为6 mol/L的KOH溶液浸泡168 h后,仍能保留初始电导率的90%左右,表明该膜具有良好的电导率和耐碱稳定性。
利用SPS仿真软件建立正反输仿真模型,对处于低输量工况的阿赛线管道进行正反输运行模拟,并研究了正反输过程中沿线油温随时间的变化规律,以及反输输量对反输温降的影响。结果表明,正输稳态下沿线油温逐渐降低;反输开始沿线油温先降低后升高,达到稳态后油温逐渐降低;反输进站油温先降低后稍有升高,最终趋于稳定;明确了正反输过程中原油最低温度为存留原油被完全推出管道时的进站温度;反输输量越大,反输过程中的最低油温越高,达到反输稳定状态也更快。通过SPS仿真软件模拟分析得出的正反输工艺温度变化可为确定阿赛线正反输运行方案提供一定依据。
稠油微观高黏机理研究对高效开发渤海稠油具有重要意义。针对渤海典型稠油油藏,通过开展原油黏度与温度关系、原油组分和组分极性、杂原子分布和沥青质聚集体结构等研究,探讨了稠油高黏微观机理。结果表明,与渤海N油田(胶质、沥青质质量分数分别为23.25%和6.59%)相比,L油田中饱和烃、芳香烃质量分数较低,胶质、沥青质质量分数(分别为29.95%和9.76%)较高;O、N、S等杂原子质量分数较高,胶质和沥青质相对分子质量也较大,各组分分子的极性较强,胶质和沥青质偶极矩分别达到14.01、17.94 D(N油田的胶质和沥青质偶极矩分别为9.12、12.25 D)。以上均会导致胶质、沥青质分子间的作用力较强,分子间缔合作用明显增强,沥青质分子间距更小,聚集体结构更加致密,最终导致原油黏度较高。
我国已成功钻成万米以上超深井,在钻完井装备技术上有了更深入的突破,标志着我国在石油勘探开发领域迈出了重要的一步。当前,对提高钻井效率、保障安全性的迫切需求愈发凸显。智能钻完井技术凭借其高钻井效率和安全性的显著优势,成为解决这些挑战的核心技术。通过融合先进的自动化控制、实时数据监测以及机器学习技术三方面要素,可有效地优化钻井操作,提高作业效率,大幅提升钻完井的安全性。综述了智能钻完井装备技术的发展现状,提出了自动化控制、实时数据监测、机器学习技术三位一体的研究方法,重点分析了国内外智能钻头、智能导向工具、智能钻杆、智能滑套以及智能钻机等创新设备的发展历程与技术进步。建议未来通过人工智能、智能优化算法以及国内外合作等多极为支撑,实现智能钻完井装备技术三位一体的全面发展。
针对在漏磁检测中石油和天然气管道中的小缺陷样本稀缺及检测精度不佳的问题,提出了基于浅层特征抑制的油气管道小缺陷检测网络。首先,利用对抗生成网络并融入先验知识,以生成高质量小缺陷样本。然后,在特征提取过程中引入缺陷特征抑制模块,在浅层金字塔特征中抑制大缺陷语义从而增强小缺陷特征。最后,多尺度注意力变换器(Transformer)充分利用特征图像的局部细节和全局信息提高管道缺陷检测准确率。实验结果表明,该模型检测的准确率为95.1%,比现有的Faster R?CNN等方法的平均值高7.8%。
基于摄像头构建的感知和检测系统,以较低的成本和较高的分辨率实现目标检测。通过六个单目相机生成的鸟瞰图(BEV)特征可进行目标检测。其中,BEV特征包含物体的位置和尺度,适用于各种自动驾驶任务。BEV检测器通常与深度预训练的图像骨干相结合,但是两者直接连接并不能突出2D特征与3D特征的对应关系。为了解决以上问题,使用通道注意力对输出特征图加权调整提议特征通道,并与深度估计模块相结合,突出了2D与3D特征的关系;通过时序叠加融合方式解决了继承式融合方式中过去信息逐渐丢失的问题,保证了模型能够充分利用历史信息。在NuScenes数据集上进行了广泛的实验,结果表明归一化累计得分(NDS)达到了0.604,比BEVFormer模型提升了0.035,验证了模型的有效性。