检索结果-南通市图书馆

三角形MOF孔道中CO_(2)捕获分离:孔径尺寸和官能团数量的影响

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化工新型材料 2024年第S1期52卷 223-228,235页

作者：赵杰刘森殷齐康韦俊镪鲁效庆王兆杰国家管网集团公司西部管道公司乌鲁木齐830000 中国石油大学(华东)材料科学与工程学院青岛266580

日益增加的化石燃料消耗造成了大量CO_(2)排放,给我们的生活环境带来严重威胁,碳捕获、利用和封存(CCUS)技术应运而生。该技术的核心问题是CO_(2)捕获材料的设计与开发。设计了一系列具有不同孔径尺寸和—NO_(2)官能团数量的三角形MOF结... 详细信息

日益增加的化石燃料消耗造成了大量CO_(2)排放,给我们的生活环境带来严重威胁,碳捕获、利用和封存(CCUS)技术应运而生。该技术的核心问题是CO_(2)捕获材料的设计与开发。设计了一系列具有不同孔径尺寸和—NO_(2)官能团数量的三角形MOF结构,并利用GCMC模拟研究了在298K和0.1~1.0bar条件下该系列MOF对CO_(2)的吸附分离性能。结果表明:随着孔径尺寸的增加,CO_(2)吸附量从S-1结构的0.39mmol/g增加到M-1结构的3.26mmol/g,随着孔径尺寸的持续增加,降低到L-1结构的1.71mmol/g。而官能团数量的增加则分别将S-1、M-1和L-1的CO_(2)吸附量提升到了S-2、M-2和L-2的1.03mmol/g、3.87mmol/g和2.78mmol/g。等温吸附热和CO_(2)相对于N_(2)/CH_(4)的选择性也呈现出类似的变化规律,范德华和库仑相互作用分析进一步阐明了不同结构间CO_(2)的吸附分离性能差异的本质原因。可为CO_(2)捕获材料的设计和开发提供重要指导。

关键词： MOF CO_(2)捕获分离 DFT GCMC

CO_(2)-EOR过程中油藏储层构造封存能力的模拟

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非常规油气 2024年第2期11卷 99-107页

作者：王璐刘森姬泽敏廉黎明田茂章宋文枫岳孝昆房红旭鲁效庆中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580

为应对日益严峻的能源危机和温室效应,CO_(2)提高采收率技术脱颖而出,因此CO_(2)提高采收率后的地质封存安全性和相应的封存能力评估引起了广泛关注。借助数值模拟方法,基于吉林油田某区块油藏的实际储层条件,构建了注入CO_(2)含量为10%... 详细信息

为应对日益严峻的能源危机和温室效应,CO_(2)提高采收率技术脱颖而出,因此CO_(2)提高采收率后的地质封存安全性和相应的封存能力评估引起了广泛关注。借助数值模拟方法,基于吉林油田某区块油藏的实际储层条件,构建了注入CO_(2)含量为10%~90%的9个模型,分别探究了含水饱和度为30%,50%和90%以及储层压力为10 MPa,20 MPa和30 MPa时油藏各相组分的分布规律;基于前人对封存CO_(2)安全储存状态划分的研究,最终明确了CO_(2)的安全封存量。结果表明:1)当含水饱和度(30%)和压力(10 MPa)一定时,增加CO_(2)含量(10%~90%)可大幅提高CO_(2)的有效封存体积分数(26%~93%);2)压力的提升(10~30 MPa)促进了CO_(2)在油相中的溶解,从而略微降低了储层的封存能力(18%~7%);3)含水饱和度对储层封存CO_(2)的能力的影响微乎其微。该研究旨在阐明不同条件下CO_(2)的构造埋存量,为相关研究提供借鉴。

关键词： CO_(2)封存封存能力评估含水饱和度储层压力 CO_(2)含量数值模拟

在水系锌电池中通过孔相双调控实现碳纳米管@硒化镍的快速动力学活化

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Science China Materials 2022年第4期65卷 929-938页

作者：梅豪张昊兵李紫祎张玲鲁效庆徐奔孙道峰 College of Science School of Materials Science and EngineeringChina University of Petroleum(East China)Qingdao266580China Key Laboratory of Structural Chemistry Fujian Institute of Research on the Structure of MatterChinese Academy of SciencesFuzhou350002China

金属硫系化合物作为水相锌电池的高性能阴极具有很大的潜力.然而,低可达表面和剧烈的体积膨胀限制了其整体性能和实际应用.为此,采用相工程策略结合空心结构设计,调控OH−在电极表面的吸附/脱附,能显著提高电极的整体电化学性能.本研究... 详细信息

金属硫系化合物作为水相锌电池的高性能阴极具有很大的潜力.然而,低可达表面和剧烈的体积膨胀限制了其整体性能和实际应用.为此,采用相工程策略结合空心结构设计,调控OH−在电极表面的吸附/脱附,能显著提高电极的整体电化学性能.本研究首次利用Se@C纳米棒模板,通过原位硒化过程可控合成了一系列碳纳米管(CNT)负载的镍硒化物,包括立方型NiSe_(2)NiSe_(2)/Ni_(0.85)Se复合材料、六方型Ni_(0.85)Se.优化后的NiSe_(2)/Ni_(0.85)Se/CNT复合材料具有比表面积大、孔隙率高、碳骨架空心等优点,具有616Cg^(−1)的高比容量、优良的倍率性能和稳定的循环寿命.通过一系列的非原位表征和DFT计算,深入研究了其内部的法拉第机制.结果表明,所制备的Ni//Zn电池在3485 W kg^(−1)时具有311.4 W h kg^(−1)的高能量密度和较长的循环寿命.本研究为硒化镍基电极材料的设计提供了一种巧妙的策略,且深入研究了其在碱性锌电池中的法拉第机理.

关键词： aqueous zinc battery nickel selenide hollow structure in situ selenylation

混合超微孔材料中CO2/N2吸附与分离的理论研究

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无机材料学报 2020年第4期35卷 469-474页

作者：鲁效庆王茂槐中国石油大学(华东)材料科学与工程学院青岛266580

碳捕获与封存技术是一种具有前景的CO2减排策略。本工作采用巨正则蒙特卡洛模拟研究了温度为298 K、压强在0~5 k Pa范围内三种混合超微孔材料SIFSIX-X-Cu(以SiF62–排列, Cu为金属中心, X=2, 3, O)中CO2/N2吸附与分离的行为。结果显示,... 详细信息

碳捕获与封存技术是一种具有前景的CO2减排策略。本工作采用巨正则蒙特卡洛模拟研究了温度为298 K、压强在0~5 k Pa范围内三种混合超微孔材料SIFSIX-X-Cu(以SiF62–排列, Cu为金属中心, X=2, 3, O)中CO2/N2吸附与分离的行为。结果显示,相比于SIFSIX-2-Cu, SIFSIX-3-Cu和SIFSIX-O-Cu中CO2在0.5 k Pa就达到吸附饱和,且在1 k Pa下的吸附量分别达到了2.70与2.39 mmol·g–1。CO2/N2混合气体中CO2的吸附量几乎没有下降。SIFSIX-3-Cu和SIFSIX-O-Cu具有接近于CO2分子动力学直径的孔径,对CO2亲和力较大,吸附热分别达到了59和66 k J·mol–1。密度泛函理论分析发现,在两种结构中每个孔隙只吸附一个CO2分子,且几乎处于孔道的中心。本工作为低压下吸附与分离CO2的混合超微孔材料的开发提供了理论指导。

关键词：巨正则蒙特卡洛混合超微孔材料吸附分离

功能化金属有机骨架材料中CO_(2)/N_(2)吸附分离的理论研究

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聊城大学学报（自然科学版） 2022年第2期35卷 27-33页

作者：冷振鹏鲁效庆中国科学院力学研究所北京100190 欧勒姆能源科技(北京)有限公司北京102206 中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580

金属有机骨架材料作为高比表面积、高孔隙率以及孔径尺寸可调的多孔材料,是一种极具潜力的CO_(2)物理吸附剂。本文构建了-H、-F、-Cl、-NH_(2)官能团功能化修饰的金属有机骨架kgm-1结构,通过巨正则蒙特卡罗模拟方法研究了不同压强下功... 详细信息

金属有机骨架材料作为高比表面积、高孔隙率以及孔径尺寸可调的多孔材料,是一种极具潜力的CO_(2)物理吸附剂。本文构建了-H、-F、-Cl、-NH_(2)官能团功能化修饰的金属有机骨架kgm-1结构,通过巨正则蒙特卡罗模拟方法研究了不同压强下功能化修饰的金属有机骨架中CO_(2)/N_(2)吸附与分离行为,结果发现:CO_(2)和N_(2)的吸附量随着压强的升高而增加,功能化修饰对CO_(2)吸附量的影响明显大于对N_(2)吸附量的影响。在kgm-1-H、kgm-1-F、kgm-1-Cl、kgm-1-NH_(2)四种构型中,-F修饰可以显著提高kgm-1的CO_(2)吸附量,并提高CO_(2)/N_(2)的选择吸附比;功能化修饰后的选择性顺序遵循kgm-1-F>kgm-1-H>kgm-1-Cl>kgm-1-NH_(2)。通过气体分子-骨架间的相互作用力分析发现,骨架材料吸附气体分子主要是依靠骨架-气体分子间范德华力,极性官能团的引入明显提高了气体分子-骨架之间的相互作用力,尤其对于极性较强的CO_(2)吸附,因此也提高了CO_(2)/N_(2)混合气体的选择吸附比。本文凸显了功能化效应对CO_(2)/N_(2)吸附与分离性能的影响,同时也为碳捕获与封存技术中吸附剂材料的设计与筛选提供了理论依据。

关键词： CO_(2)吸附与分离金属有机骨架材料功能化修饰巨正则蒙特卡洛

碱性燃料电池Ni基阳极氢氧化性能的实验设计

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实验技术与管理 2023年第3期40卷 58-63页

作者：赵联明徐静鲁效庆李邵仁朱后禹中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东青岛266580

文章将碱性燃料电池Ni基阳极氢氧化(HOR)性能研究设计成研究型教学实验项目。该实验利用第一性原理方法,构建了3种KOH溶液/NiCr合金电极界面模型,分析了合金表面的抗氧化性,探究了合金表面的HOR机理,模拟了HOR极化曲线,筛选出具有优异... 详细信息

文章将碱性燃料电池Ni基阳极氢氧化(HOR)性能研究设计成研究型教学实验项目。该实验利用第一性原理方法,构建了3种KOH溶液/NiCr合金电极界面模型,分析了合金表面的抗氧化性,探究了合金表面的HOR机理,模拟了HOR极化曲线,筛选出具有优异抗氧化性和HOR活性的Ni3Cr(111)阳极催化剂。该实验以高性能计算集群为硬件支撑,采用Materials Studio软件包进行理论计算,适合作为本科生研究型教学实验,有助于学生创新意识和科研能力的培养。

关键词：实验设计电催化氢氧化反应第一性原理

A-π-D-π-A型吲哚类染料敏化剂的光电特性

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材料研究学报 2020年第1期34卷 50-56页

作者：鲁效庆张全德魏淑贤中国石油大学(华东) 青岛266580

基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),通过调整分子骨架结构设计了一系列A-π-D-π-A(受体-π桥-供体-π桥-受体)型吲哚类染料敏化剂,系统研究其光电转化和电子传输微观机理,以论证A-π-D-π-A型染料分子骨架结构的合理性... 详细信息

基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),通过调整分子骨架结构设计了一系列A-π-D-π-A(受体-π桥-供体-π桥-受体)型吲哚类染料敏化剂,系统研究其光电转化和电子传输微观机理,以论证A-π-D-π-A型染料分子骨架结构的合理性并筛选出高性能吲哚类染料敏化剂。结果表明,基于A-π-D-π-A型骨架结构的吲哚类纯有机染料敏化剂比具有传统D-π-A型骨架结构的敏化剂整体性能更佳,具有适宜的能级结构和轨道电子分布、拓宽的光谱吸收范围、较高的光捕获效率和分子内电子转移(IET)性能。同时,π桥缺电子性能的增强进一步提高了A-π-D-π-A型吲哚类纯有机染料敏化剂的性能。

关键词：材料科学基础学科吲哚类染料敏化剂密度泛函理论光电转化电子转移

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分子模拟研究褐煤中含水量对甲烷吸附影响

中国科学：物理学、力学、天文学 2018年第6期48卷 87-93页

作者：李邵仁李阳鲁效庆中国石油大学(华东)理学院青岛266580 中国石油石油化工研究院北京102206

煤层气(CBM)作为一种优质、高效、清洁的能源和化工原料在最近几十年得到广泛的关注.在我国现阶段开采褐煤中的煤层气,通常褐煤中伴随着较高的含水量,因此,研究褐煤中含水量对甲烷吸附的影响对于煤层气的开采有重要的现实意义.本论文利... 详细信息

煤层气(CBM)作为一种优质、高效、清洁的能源和化工原料在最近几十年得到广泛的关注.在我国现阶段开采褐煤中的煤层气,通常褐煤中伴随着较高的含水量,因此,研究褐煤中含水量对甲烷吸附的影响对于煤层气的开采有重要的现实意义.本论文利用分子模拟中的蒙特卡罗和分子动力学方法,探究含水量分别为0%,1.6%和3.2%的褐煤模型,在298,313和373 K 3种温度下甲烷吸附情况,同时测定甲烷的吸附热和N,O,S原子的径向分布函数.研究结果表明:甲烷的吸附量与吸附热都会随着含水量的增加而下降;当含水量一定时,甲烷吸附量会随着温度的升高而下降.此外,褐煤分子中的N和S原子较O原子与甲烷相互作用较强.本论文的分子模拟研究结果可为煤层气的开发提供先期的理论预测与科学依据.

关键词：煤层气含水量吸附褐煤分子模拟

第一过渡周期金属离子与脂肪胺反应机理的理论研究

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第一过渡周期金属离子与脂肪胺反应机理的理论研究

作者：鲁效庆中国石油大学

学位级别：硕士

本文采用密度泛函理论研究了第一过渡周期金属离子与脂肪胺的气相反应机理。在基态铜离子与甲胺反应中,所有极小值和过渡态的结构、能量和频率都是采用B3LYP/6-311++G(d,p)和B3LYP/6-311++G(3df,2p)方法基组进行计算,并且依据反应势能... 详细信息

本文采用密度泛函理论研究了第一过渡周期金属离子与脂肪胺的气相反应机理。在基态铜离子与甲胺反应中,所有极小值和过渡态的结构、能量和频率都是采用B3LYP/6-311++G(d,p)和B3LYP/6-311++G(3df,2p)方法基组进行计算,并且依据反应势能面对反应机理进行分析。计算结果表明铜离子与甲胺的初始结合有两种异构体,“经典”复合物CuNHCH和“非经典”复合物(CuH)CHNH,两者之间可以通过两条并行的路径相互转化:一条依靠金属离子直接移动实现;另一条通过C-H活化—重排的多步反应实现。氢化物提取之后所得到产物CuH + CHNH来自于CuH-NHCH键的断裂,但在此之前(Cu+H)CHNH必须要经历电荷转移,从而形成前驱物(CuH)CHNH。在Co与乙胺反应中,反应中所涉及的所有极小值和过渡态的结构、能量都是用B3LYP/6-311++G(2df,2pd)方法计算所得。共得到六个稳定的初始复合物,其中有两个与N连接的“经典”和四个与甲基(或是亚甲基)氢连接的“非经典”异构体。这些“经典”结构要比“非经典”结构稳定,而且“非经典”结构的结合方式更像是Co与烷烃小分子结合,不同的异构体之间很容易相互转化。理论计算全面考虑了从反应物到最终产物所有可能的反应路径。从Co与乙胺结合的“经典”和“非经典”结构反应开始,Cα-H活化会导致脱氢分子和氢化物提取反应。脱乙烯反应既可以始于Co插入到“经典”结构中的极性C-N键也可以始于与甲基氢连接的“非经典”结构中Cβ-H活化。脱甲烷反应只能来自于“非经典”结构中C-C键活化。初始N-H活化并不重要。“非经典”复合物的反应非常类似于Co与烷烃小分子反应。我们的理论计算给第一过渡周期金属离子与脂肪胺反应提供了新的认识。

关键词：密度泛函理论过渡金属离子脂肪胺键活化氢转移