最新刊期
      2024 年 第 49 卷 第 12 期

        C1化学与催化转化

      • 张曈,何富贵,孔祥斌,孙修楠,何育荣,高新华,张建利,赵天生
        2024, 49(12): 1-11. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240090
        碱助剂改性铁基费托合成反应催化剂的研究进展
        摘要：由于费托合成反应复杂的反应机理和表征方法的限制，宏观实验结果与微观尺度变化的联系存在较大困难，需要理论计算为实验研究提供理论支撑。考虑到铁基催化剂在费托合成反应中的广泛应用，以及碱金属助剂（简称“碱助剂”）在铁基费托合成反应催化剂中的重要作用，对碱助剂改性铁基费托合成反应催化剂的研究进展进行了综述。首先总结了铁基费托合成反应催化剂的活性相，以及碳化过程中碱助剂在该催化剂表相和体相的迁移。然后分析了碱助剂对铁基费托合成反应催化剂结构的影响，介绍了碱助剂促进铁基催化剂的理论计算成果（催化剂结构设计、反应路径分布、反应物分子吸附和产物分布等），进而总结了碱助剂的作用机理。最后对未来相关领域的发展进行了展望。  
        关键词：费托合成;铁基催化剂;碱助剂;理论计算   
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        发布时间：2024-12-25
      • 段姗姗,吕永康,王荀,任瑞鹏
        2024, 49(12): 12-18. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240083
        W负载量对Ni-W双金属催化剂催化CH<sub>4</sub>-CO<sub>2</sub>重整反应性能的影响
        摘要：CH4-CO2重整反应是一种可实现CO2资源化利用的途径。CH4-CO2重整反应过程中催化剂的烧结和积炭是制约其工业化应用的主要因素。采用固态研磨法合成了一系列Ni-W双金属催化剂，通过BET、XRD、H2-TPR、H2-TPD、XPS、TG-DTA和Raman分析了催化剂的织构性质、物相组成、活性位点数和积炭，评价了不同W负载量（质量分数，下同）对催化剂催化性能和抗积炭性能的影响。与单金属Ni催化剂相比，W的引入显著减小了活性组分的晶粒尺寸。但在Ni-W双金属催化剂中，随着W负载量的增大，活性组分的晶粒尺寸增大，活性位点数明显减少。其中，Ni2W/SBA-15的初始活性最高，在700 ℃、30000 mL/(g·h)时，CH4和CO2转化率分别为58%和66%。TG-DTA结果表明，Ni6W/SBA-15产生的积炭量最少，反应进行1450 min后，积炭量为3.67%。  
        关键词：CH4-CO2重整;双金属催化剂;抗积炭性能;W负载量   
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        发布时间：2024-12-25
      • 李广辉,张艳艳,王萌,高健,张振洲,孙绍晖
        2024, 49(12): 19-26. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240125
        载体对Fe基催化剂CO<sub>2</sub>催化加氢制低碳烯烃性能的影响
        摘要：选择适宜载体对于合理设计高效CO2催化加氢制低碳烯烃（乙烯、丙烯和丁烯）的新型Fe基催化剂十分重要。采用水热法合成不同载体并浸渍K和Fe制备了一系列Fe基催化剂（K-Fe/ZrO2、K-Fe/ZnO、K-Fe/TiO2和K-Fe/Al2O3），考察了载体对催化剂CO2催化加氢性能的影响。采用XRD、N2吸/脱附、Raman、CO-TPD、CO2-TPD、原位Raman和水接触角测试等表征方法，研究了载体对Fe活性物种生成的诱导作用。结果表明，在温度320 ℃、压力2.0 MPa、原料气V(CO2):V(H2):V(Ar) = 1:3:3和气时空速10000 mL/(g·h)的反应条件下，K-Fe/ZrO2表现出较高低碳烯烃选择性（42.4%）和CO2转化率（36.2%）。与其他催化剂相比，K-Fe/ZrO2对CO和CO2具有适宜强度的吸附性能，有利于CO2活化和碳沉积，在获得更多FexCy活性物种的同时，抑制了烯烃二次加氢。此外，K-Fe/ZrO2在反应过程中因碳沉积而具有较强疏水性，进一步减轻了FexCy被水氧化的程度，提高了低碳烯烃选择性。  
        关键词：CO2加氢;低碳烯烃;载体;动态演变;Fe基催化剂   
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        发布时间：2024-12-25
      • 闫妍琼,王晓斌,陈海洁,吕岩,原沁波,丁传敏,王俊文
        2024, 49(12): 27-32. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240081
        强氧还原性氮化硼的制备及其催化甲烷部分氧化反应性能
        摘要：氮化硼（BN）作为一种新兴的二维无机材料，近年来在烷烃氧化脱氢方面得到了广泛的应用，目前有研究表明氧物种的引入可以使BN具有更好的催化性能。采用以硼酸为硼源、尿素为氮源直接共融的合成方法制备了含氧BN催化剂（n(硼酸):n(尿素) = 1:1、1:2、1:3和1:4），探究了在温度400~700 ℃、空速14400 mL/(g·h)和V(CH4):V(O2) = 2:1的反应条件下，催化剂在甲烷部分氧化（POM）反应中的催化性能。采用FT-IR、ICP-OES、XRD和循环伏安（CV）等测试方法对催化剂的含氧官能团、元素含量（质量分数）、晶相结构和氧还原性能等进行了表征。结果表明，在POM反应中，n(硼酸):n(尿素) = 1:2条件下制得的催化剂（BN-1:2）表现出最佳的催化性能（CH4转化率43%，CO选择性72%，H2选择性17%）。与其他3种催化剂相比，BN-1:2具有最高的结晶度，使其与O2的相互作用更强，促进O2活化，而且BN-1:2在CV测试中具有最大的电流密度（3.4889 × 10-4 A/cm2），说明其具有最强的氧还原性能，可促进活性位点形成，从而表现出更好的催化性能。  
        关键词：氮化硼;甲烷部分氧化;氧还原性能;催化剂   
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        发布时间：2024-12-25

        低碳分子转化合成

      • 王兴永,李鸿辰,雷帅,徐冰峰,陈和,傅送保
        2024, 49(12): 33-38. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240162
        钯催化辛烯烷氧基羰基化制备正壬酸甲酯研究
        摘要：烷氧基羰基化反应是一步合成高价值酯类产品的重要方法，在精细化工领域有着重要的应用。但中长链烯烃反应速率较慢，工业生产应用时往往面临成本高、产物选择性差和催化剂易分解等难题。讨论了利用新型催化体系将内端或末端辛烯经烷氧基羰基化反应转化为正壬酸甲酯类化合物，分别探究了膦配体、催化剂、温度、压力、醇类和不同烯烃对辛烯烷氧基羰基化反应的影响，并结合分析结果阐释了辛烯烷氧基羰基化的反应机理。结果表明，在反应体系中引入含有二茂铁骨架的不对称双膦配体（L8）具有较好的催化活性和产物选择性，在最优反应条件（130 ℃、4 MPa、0.1 mol 1-辛烯、5.0 mmol对甲苯磺酸、0.1 mmol Pd(acac)2和0.3 mmol膦配体L8反应15 h）下表现出最优活性，此时1-辛烯转化率、壬酸甲酯产率和正壬酸甲酯与异壬酸甲酯物质的量比分别为99%、99%和17.2。与其他膦配体相比，膦配体L8中的二茂铁基团具有独特的电子性质，可以通过调节电子云密度影响膦配体的电子效应，从而优化金属中心的电子状态，提高催化剂的活性和产物选择性。此外，二茂铁骨架的刚性有助于配体在配位过程中保持特定的空间位阻，从而提高中长链烯烃烷氧基羰基化的产物选择性。  
        关键词：烷氧基羰基化;辛烯;钯催化剂;膦配体;正壬酸甲酯   
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        发布时间：2024-12-25
      • 陈敏婷,于洪波,张守超,尹宏峰
        2024, 49(12): 39-46. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240120
        Pd-CuO@mSiO<sub>2</sub>催化剂的制备及其选择性催化取代硝基芳烃加氢制取代芳胺
        摘要：取代硝基芳烃选择性催化加氢是制备取代芳胺的有效方法，精确调控贵金属催化剂在该反应中的反应位点和增强其催化稳定性是亟待解决的难题。采用溶胶-凝胶法制备了含PdCu合金的SiO2核壳型前体（PdCu@SiO2），进而制备了含PdO-CuO的介孔核壳SiO2催化剂（PdO-CuO@mSiO2）、含Pd-CuO的介孔核壳SiO2催化剂（Pd-CuO@mSiO2）和含PdCu合金的介孔核壳SiO2催化剂（PdCu@mSiO2）。采用TEM、XRD和TG等对催化剂进行了表征，并研究了催化剂对4-硝基氯苯选择性催化加氢制4-氨基氯苯的催化性能。结果表明，在最优条件（0.5 mmol 4-硝基氯苯、12.0 mL乙醇、80 ℃和1.0 MPa）下反应4.0 h，相比Pd@mSiO2和PdCu@mSiO2，Pd-CuO@mSiO2具有更好的催化性能，其4-硝基氯苯转化率为96.5%，4-氨基氯苯选择性为99.6%。Pd-CuO@mSiO2的良好催化性能与其结构中Pd与CuO之间的强相互作用有关。同时Pd-CuO@mSiO2在间氯硝基苯、对硝基苯乙酮和4-硝基苯甲酸乙酯的催化加氢反应中也表现出了较好的催化性能。此外，Pd-CuO@mSiO2在最优反应条件下经过5次循环后，其4-硝基氯苯转化率和4-氨基氯苯选择性分别维持在96.4%和95.7%。  
        关键词：取代硝基芳烃;Pd基核壳型催化剂;选择性加氢;取代芳胺   
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        发布时间：2024-12-25

        碳资源转化利用

      • 左钧元,李欣彤,王星宇,周志康,蔡进军
        2024, 49(12): 47-59. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240176
        壳聚糖基生物炭的制备及其在储能与环境治理领域的应用研究进展
        摘要：通过生物质废弃物资源化利用构建氮掺杂生物炭不仅符合绿色化学理念，而且在储能和环境治理方面具有较好的应用前景，其中前驱体类型是高性能氮掺杂生物炭合成的关键。壳聚糖作为自然界唯一富含氨基官能团的多糖分子是优异的氮掺杂生物炭前驱体，惰性气氛下基于热化学过程可在生物炭中实现原位氮掺杂。综述了壳聚糖基氮掺杂生物炭的制备方法及其在超级电容器、电催化、碳捕集和水处理方面的应用研究进展，分析了生物炭比表面积、孔径结构和含氮官能团等因素对其应用性能的影响，论述了壳聚糖基氮掺杂生物炭应用在不同领域的特性优势及面临的主要问题，可为构建高性能氮掺杂生物炭及拓展其潜在应用领域提供一定参考。  
        关键词：壳聚糖;氮掺杂生物炭;储能;碳捕集;水处理   
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        发布时间：2024-12-25
      • 张超,于二雷,王贺云,王自庆,熊新阳,黄东,宋晓玲,魏忠
        2024, 49(12): 60-67. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240114
        环保型增塑剂油酸基聚酯的合成及增塑性能研究
        摘要：增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）存在生殖毒性和耐迁移性差的问题。选用油酸甲酯作为主要原料，通过双键环氧化、环氧基水解和本体酯交换反应合成了超支化聚酯（HBPE），随后通过丁酰化合成了IA-HBPE聚酯，可作为绿色低毒的生物基增塑剂。采用FTIR和1H-NMR对不同增塑剂样品化学结构进行了表征。随后通过溶液铸膜法制备了聚氯乙烯（PVC）复合材料，测试了不同PVC复合材料的玻璃化转变温度、力学性能、热稳定性和耐迁移性等。结果表明，IA-HBPE聚酯与PVC有良好的相容性，IA-HBPE聚酯增塑的PVC材料玻璃化转变温度从75.0 ℃下降到-5.0 ℃。IA-HBPE聚酯增塑的PVC材料断裂伸长率高达402.0%，而DOP增塑的PVC材料断裂伸长率仅为289.5%。相较于DOP，IA-HBPE聚酯在PVC材料中的抽出率和挥发率分别降低了22.99%和7.08%，IA-HBPE聚酯的耐迁移性更加优良。IA-HBPE增塑的PVC材料在220 ℃以下可以保持良好的热稳定性，满足实际热加工的要求。基于油酸的超支化聚酯是一种高效、环保的新型增塑剂，有望成为DOP的替代品。  
        关键词：PVC;增塑剂;油酸;超支化聚酯   
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        发布时间：2024-12-25

        分离材料与净化技术

      • 张怡婷,巨永林
        2024, 49(12): 68-78. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240066
        MOFs膜在氢氦甲烷分离和纯化工艺中的应用进展
        摘要：金属有机框架（MOFs）材料具有高比表面积、可调孔隙性和高稳定性等良好特性，使得MOFs膜在气体吸附和分离领域具有良好的应用前景。然而，MOFs膜的工艺研究面临设计路线不明确和商业化落地难等问题，因此综述MOFs膜在氢气、氦气和甲烷分离和纯化技术中的研究进展及潜在应用具有重要意义。首先，介绍了MOFs材料的结构性质，以及分子模拟在MOFs材料筛选及性能预测中的应用；总结了实验制备的MOFs膜对氢气、氦气和甲烷的分离性能，包括材料的内部结构、分离机制、稳定性和适用工况。其次，鉴于MOFs膜在工业中的应用尚处起步阶段，探讨了其在含膜分离单元工艺中的可能应用，以及相关挑战和限制因素。再次，从MOFs膜对传统分离材料的替代，以及整体工艺向含膜工艺升级两方面，结合相关案例开展了经济性讨论，发现膜分离技术的引用升级具有可观的经济效益。最后，结合MOFs材料的优良特性，对未来该领域的研究工作进行了展望，旨在为MOFs膜在氢氦甲烷分离和纯化工艺中的应用提供参考。  
        关键词：MOFs膜;氢氦甲烷分离;膜分离法;氢气纯化;氦气提取   
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        发布时间：2024-12-25
      • 陈科,余雅静,范芝铭,陈嘉悦,赵昆,崔少平,王乐萌,张盼
        2024, 49(12): 79-85. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240005
        纳米Co-Ce催化剂协同低温等离子体高效催化氧化NO
        摘要：在烟气氮氧化物的脱除方面，纳米催化剂协同低温等离子体（NTP）催化氧化NO受到了广泛关注。采用水热法合成纳米Co-Ce 催化剂（Co-CeOx），探究了催化剂与介质阻挡放电（DBD）协同催化氧化NO的效率，并考察了催化剂的抗硫抗水性。结果表明，Co-CeOx与DBD协同可实现NO高效氧化，主要催化产物为NO2。当电压为19~23 kV时，NO转化率可达100%；当电压高于23 kV时，NO转化率随之降低。在模拟烟气中引入SO2（400 × 10-6，体积分数）时，催化剂表现出良好的抗硫性；而引入H2O（5%，体积分数）时，催化剂表现出较弱的抗水性。催化剂表征结果表明，反应前后催化剂晶体结构没有明显变化，说明催化剂具有较好的稳定性。催化剂中Co与Ce的协同效应使催化剂具有较高的表面活性氧和氧迁移率。最后，结合实验和表征结果推测了Co-CeOx催化剂协同低温等离子体高效催化氧化NO的反应路径。  
        关键词：催化剂;NO氧化;介质阻挡放电;协同催化   
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      • 李浩文,张曼,费鹏飞,李甫,米杰,王建成,冯宇
        2024, 49(12): 86-95. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240035
        基于改性聚丙烯腈纳米纤维的铁锰脱硫剂构筑及其脱硫性能
        摘要：聚丙烯腈（PAN）纳米纤维对金属离子吸附量较低，由此制备的脱硫剂性能较差。选取聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和盐酸羟胺（HAC）分别对PAN纳米纤维进行改性，通过静电纺丝和表面改性得到了改性载体前驱体，后通过浸渍和热处理制得了铁锰双金属脱硫剂。研究了PVP添加量、HAC改性温度和金属盐浓度对脱硫剂结构和性能的影响。SEM分析表明，PVP和HAC改性均能得到具有良好纤维形貌的脱硫剂，活性组分在纤维表面分散性良好。TEM和XPS分析表明，Fe2O3和MnO2成功负载在纤维表面。XRD分析表明，脱硫剂硫化后生成了Fe7S8。织构性质分析表明，改性后脱硫剂的比表面积明显增大，未改性脱硫剂为5.91 m2/g，改性脱硫剂最大为8.10 m2/g（PVP改性）和14.23 m2/g（HAC改性）。ICP-OES分析表明，改性明显提高了脱硫剂活性组分负载量（质量分数），活性组分负载量从0.93%提升至最高22.65%（PVP改性）和30.97%（HAC改性）。脱硫性能测试表明，改性得到的铁锰双金属脱硫剂的穿透硫容（以100 g脱硫剂脱除的硫化氢质量计）由0.75 g分别提升至最高4.72 g（PVP改性）和6.70 g（HAC改性）。  
        关键词：煤气脱硫;静电纺丝;碳纳米纤维;铁锰脱硫剂;改性   
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        发布时间：2024-12-25

        绿色低碳化工技术

      • 张威,张伟文,李欣洋,傅程,黄斌,李玉星
        2024, 49(12): 96-102. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240032
        超重力反应器天然气脱碳过程反应传质智能预测
        摘要：超重力反应器具有优异的传质性能，在天然气脱碳领域具有广阔的应用前景。为了有效预测超重力反应器的天然气脱碳性能，首先搭建了一套超重力反应器天然气脱碳实验系统，考察了超重力因子、吸收液喷淋密度、混合气体积流量和进气组成等运行参数对模拟天然气脱碳效果的影响；然后采用无量纲方法建立了运行参数与传质系数之间的映射关系；最后基于最小二乘支持向量机（LSSVM）算法，建立了智能预测模型。结果表明，超重力因子和吸收液喷淋密度均存在最优值，分别为57.62和2.04 m3/(m2·h)。增大混合气体积流量，CO2脱除效果下降，但传质系数增大。在最优模型参数（[γ,t,d] = [13557.2021,9.5876,4]）下，智能预测模型预测结果的决定系数（R2）和平均相对误差（MRE）分别为0.9519和0.0949，预测结果的相对误差在±20%以内，说明智能预测模型具有较高的准确性。  
        关键词：超重力反应器;天然气脱碳;LSSVM算法;传质;智能预测模型   
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      • 吕志文,宋文佳,苏敏,高嘉诚,贺嘉熙,欧阳李科
        2024, 49(12): 103-111. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240212
        Cu(Fe)/Pd-In/TiO<sub>2</sub>催化剂直接合成过氧化氢及原位活化降解四环素的性能研究
        摘要：传统均相芬顿工艺处理废水中的四环素存在需要外加H2O2消耗大量铁离子、pH适用范围窄以及产生大量铁污泥等问题。通过设计xCu(Fe)/Pd-In/TiO2系列双功能催化剂，构建了H2O2直接合成-芬顿（类芬顿）反应耦合体系，实现了H2O2高效合成及原位活化降解废水中四环素。采用XRD、TEM和EPR等表征技术对催化剂的晶体结构和微观形貌进行了分析，探究了pH值、四环素溶液初始质量浓度、催化剂质量浓度和共存离子等工艺条件对催化剂四环素去除性能的影响。结果表明，在温度为25 ℃、pH值为7、四环素溶液初始质量浓度为30 mg/L、催化剂质量浓度为0.2 g/L和无共存离子的最适宜反应条件下反应90 min后，2Fe/Pd-In/TiO2催化剂的四环素去除率最高（88.1%）；在上述条件下，pH值为3时，1Cu/Pd-In/TiO2催化剂的四环素去除率最高（80.3%）。xFe/Pd-In/TiO2催化剂的四环素去除能力整体强于xCu/Pd-In/TiO2催化剂，这主要是由于Fe在催化剂表面分散更加均匀，且催化剂粒径相对更小。自由基捕获实验和EPR分析结果表明，·O2-和·OH为氧化降解四环素的主要活性氧物种，其中·O2-起主导作用。  
        关键词：四环素去除;芬顿反应;活性氧物种;去除效率   
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        发布时间：2024-12-25

        制氢与氢能开发利用

      • 任文琛,李仲瑞,韩俊杰,陈梦驰,代晓敏,许云华
        2024, 49(12): 112-120. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240001
        有机储氢化合物甲基环己烷脱氢催化剂研究进展
        摘要：氢作为理想的高效、清洁能源，是我国能源体系向低碳化转型的首要选择。氢能储运技术是推动氢能产业发展的重点，其中有机液态储氢技术因具备安全性高、储氢密度大等优势已成为研究热点，尤其是甲基环己烷（MCH）-甲苯储氢体系，目前已展现出了良好的工业应用潜力。MCH-甲苯储氢体系发展的最大阻力是MCH催化脱氢过程缺乏稳定高效的催化剂，设计出稳定性好、选择性高且低温高活性的MCH脱氢催化剂是助力MCH-甲苯储氢体系发展的关键。综述了有机液态储氢技术的优势、储氢介质的特点以及MCH脱氢催化剂的研究现状。按照活性金属的稀有度将MCH脱氢催化剂分为贵金属、非贵金属催化剂，从活性组分、载体的选择和制备方式对MCH脱氢催化剂的脱氢性能进行了概述和分析。MCH脱氢催化剂未来研究可从以下方面入手：（1）延长贵金属催化剂寿命的同时提高贵金属活性组分的回收率；（2）对非贵金属脱氢催化剂进行载体改性或引入新的活性组分；（3）整合MCH脱氢催化全过程能量利用方式，引入清洁能源辅助加热，降低脱氢过程能耗。  
        关键词：氢能;甲基环己烷;脱氢;MCH脱氢催化剂   
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        发布时间：2024-12-25
      • 杨苗,李攀,杨红,邵圣娟,王峰,牛宇岚
        2024, 49(12): 121-126. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240311
        Ru-FeOOH@NiFe LDH纳米片制备及其电解水析氢性能研究
        摘要：电解水制氢技术的开发对于促进低碳发展具有重要意义，设计高效稳定的催化剂至关重要。通过一步水热法在泡沫镍基底上合成了Ru-FeOOH@NiFe LDH催化剂，用于电催化水分解制氢。通过SEM、TEM、XRD和XPS对催化剂进行了表征分析。结果表明，钌的引入可以调节催化剂的电子结构，增强金属-载体相互作用，使得Ru-FeOOH@NiFe LDH表现出良好的电催化性能。当电流密度为10 mA/cm2时，Ru-FeOOH@NiFe LDH所需过电位为95 mV，Tafel斜率为80.6 mV/dec，其电催化性能明显优于FeOOH@NiFe LDH。在相同反应条件下，Ru-FeOOH@NiFe LDH可稳定运行15 h。  
        关键词：电解水;析氢反应;电催化剂;NiFe层状双金属氢氧化物   
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        发布时间：2024-12-25

        水合物技术

      • 沈龙,邵子越,曾文静,李延霞,申小冬,何厚强
        2024, 49(12): 127-133. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240052
        石英砂中二氧化碳水合物生长特性实验研究
        摘要：向海底沉积物层注入二氧化碳（CO2）形成CO2水合物是一种有效的碳封存方式，但存在水合物生成诱导时间长、生长速率慢等问题。将石英砂作为多孔介质，采用恒温恒容法，在实验温度为273.65 K、初始压力为3.5 MPa的条件下，研究了石英砂粒径、初始含水饱和度和添加剂对CO2水合物生长动力学和宏观形貌演化规律的影响。结果表明，3.4% NaCl溶液（百分数为质量分数，下同）中，设定初始含水饱和度为75%，当石英砂粒径为26~40目时，CO2水合物生长速率相对最快、生成量最多，最终耗气量为0.0285 mol，水的转化率达到7.27%。设定石英砂粒径为10~18目，当初始含水饱和度为50%时，CO2水合物生成量相对最多，最终耗气量为0.0384 mol，水的转化率和转化量分别为17.17%和4.29 g。1% L-甲硫氨酸溶液中，CO2水合物生长速率加快，生成量增大，L-甲硫氨酸具有明显的促进作用，最终耗气量是纯水中的3.6倍，水的转化率则提升了5.7倍。与纯水相比，3.4% NaCl溶液中CO2水合物生成量无明显变化。复配溶液（3.4% NaCl + 1% L-甲硫氨酸）中，L-甲硫氨酸促进效果减弱，CO2水合物生长速率变慢，生成量减少，但仍优于3.4% NaCl溶液。形态学实验结果表明，纯水中CO2水合物膜覆盖时间最短（5.33 s），复配溶液中CO2水合物膜覆盖时间最长（14.33 s），添加L-甲硫氨酸可以改变水合物的宏观形貌，使水合物变得疏松多孔。  
        关键词：海洋碳封存;CO2水合物;生长速率;L-甲硫氨酸;宏观形貌   
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        发布时间：2024-12-25
      • 靳鸿铨,赵建忠,牛晓明,张驰,高强
        2024, 49(12): 134-140. DOI: 10.12434/j.issn.2097-2547.20240092
        注液态CO<sub>2</sub>开采天然气水合物实验研究
        摘要：注液态CO2开采天然气水合物既能安全采出CH4又能原位固碳。为揭示开采过程中CO2相态对水合物储层的影响规律，采用水合物三轴渗透实验装置，在NaCl体系中，以石英砂为多孔介质，注入CH4气体生成甲烷水合物，以此模拟天然气水合物储层。在4.5 MPa的孔隙压应力下，分别研究了注液态CO2开采对甲烷水合物分解行为的影响，反应温度对注液态CO2开采甲烷水合物的影响，以及反应温度对注液态CO2开采甲烷水合物后储层水合物饱和度的影响。结果表明，注液态CO2开采对甲烷水合物的分解有促进作用，反应温度为8.0 ℃、反应压力为4.5 MPa时，相较于降压法开采，注液态CO2开采CH4采出量提高了22.81%，CH4采出率提高了13.66%。在液态CO2环境中，高的反应温度有利于甲烷水合物分解，相较于6.0 ℃，反应温度为10.0 ℃时CH4采出量提高了40.41%。与CO2水合物生成时释放的热量相比，高的反应温度在促进水合物分解中占主导作用。随反应温度升高，CO2封存量、转化率和开采后储层水合物饱和度均降低。反应温度为6.0 ℃和10.0 ℃时，CO2封存量分别为0.1962 mol和0.1034 mol，CO2转化率分别为22.08%和11.86%，开采后储层水合物饱和度分别为57.91%和34.21%，较平均初始饱和度（41.72%）分别提高了38.81%和降低了18.01%。注液态CO2开采天然气水合物对提高CH4采出量和采出率，以及促进CO2封存具有积极作用。  
        关键词：液态CO2;水合物开采;天然气水合物;CO2封存   
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        发布时间：2024-12-25
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