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储层工程地质力学导论

工程地质学报 2024年第4期32卷 1155-1175页

作者：李晓李守定赫建明张召彬李丽慧胡彦智中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

全球范围内的减少碳排放和实现可持续发展,都亟需提升清洁能源的消费占比并加大地热和页岩油气等非常规能源的开发力度。由于非常规储层具有致密超低渗以及油气赋存状态等自身工程地质特性,而且存在于地下深部而具有人不可入的特点,其... 详细信息

全球范围内的减少碳排放和实现可持续发展,都亟需提升清洁能源的消费占比并加大地热和页岩油气等非常规能源的开发力度。由于非常规储层具有致密超低渗以及油气赋存状态等自身工程地质特性,而且存在于地下深部而具有人不可入的特点,其开发必须通过钻孔对储层实施改造改性。储层工程地质力学则是研究储层工程地质特性的一门理论和应用科学,是地质学、力学与地球物理学的一个交叉学科。如果说储层地质力学是连接油气地质和油气开发的纽带,则储层工程地质力学进一步综合了工程地质力学、岩石力学以及储层地质力学的相关理论和方法,评价储层的工程地质特性与所处物理环境力场,研究储层改造改性原理与技术,为深部能源资源开发提供科学依据和技术支持。储层工程地质力学更强调将储层地质力学理论与储层改造改性相结合,解决深部能源资源开发中的储层改造改性关键技术难题,聚焦于储层压裂、储层改性、流体流动以及THMC强耦合过程,服务于清洁能源开发与减碳固碳,助力于我国“碳达峰”和“碳中和”目标的实现。

关键词：储层工程地质力学非常规储层储层改造改性学科交叉研究

碳酸钠改性水葫芦生物炭及其对离子型稀土矿地表水中Pb和Ni的吸附

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环境化学 2024年

作者：叶成宇马星宇束鑫张华林彭正壮李庭刚袁文静生物药制备与递送重点实验室(中国科学院)生化工程国家重点实验室中国科学院过程工程研究所中国科学技术大学稀土学院中国科学院大学中国科学院稀土重点实验室江西省稀土清洁生产重点实验室中国科学院赣江创新研究院中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院绿色过程制造创新研究院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京市过程污染控制工程技术研究中心中国科学院过程工程研究所

水葫芦制备的生物炭(WHBC)因其多孔结构、丰富的化学表面基团和矿物组成而被认为具有较大的环境修复潜力.为更大程度提升WHBC对重金属离子的吸附能力，本研究以水葫芦为原料，碳酸钠为化学活化剂，采用浸渍法并在高温下热解得到碳酸钠... 详细信息

水葫芦制备的生物炭(WHBC)因其多孔结构、丰富的化学表面基团和矿物组成而被认为具有较大的环境修复潜力.为更大程度提升WHBC对重金属离子的吸附能力，本研究以水葫芦为原料，碳酸钠为化学活化剂，采用浸渍法并在高温下热解得到碳酸钠改性水葫芦生物炭(SWHBC)，并以Pb2+和Ni2+的吸附性能为考察对象，在单因素实验的基础上，采用响应曲面法-Box-Behnken Design(BBD)设计对改性生物炭材料的加热时间、加热温度和浸渍质量比(Na2CO3/WH,g·g-1)等3种基本制备条件进行优化.结果表明，最佳制备条件是浸渍质量比为1.41、温度为421.79℃和加热时间为2.90 h.最优条件下所制备的SWHBC对Pb2+和Ni2+的实际吸附量分别为758.42 mg·g-1和118.19 mg·g-1.用拟二级动力学模型和Langmuir模型能更好地拟合吸附过程，获得的SWHBC对Pb2+和Ni2+最大理论吸附能力分别为1247.085 mg·g-1和147.091 mg·g-1.采用SEM、BET、EA、XRD以及FTIR对WHBC和SWHBC的形貌、比表面积、元素组成、矿物类型和官能团进行表征.结果表明，碳酸钠在热解过程中产生化学活化促进生物炭比表面积、极性和含氧官能团的增加，通过极性官能团和含氧官能团与重金属的络合作用以及孔隙扩散吸附重金属.并且碳酸钠和水葫芦中的KCl和CaCO3反应生成的Nyerereite矿物在吸附过程中参与了离子交换和共沉淀作用.因此SWHBC吸附重金属离子的主要机理包括离子交换、共沉淀、表面络合作用和孔隙扩散. SWHBC对离子型稀土矿山受污染地表水中多种金属离子具有显著去除效果，其中对Pb2+和Ni2+的去除率达到了99.98%和88.77%，处理后Pb2+的浓度达到了《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅰ类水标准，表明本研究所制备材料是一种去除受污染水体中Pb2+和Ni2+的有效吸附剂.

关键词：水葫芦碳酸钠生物炭重金属吸附机理响应面法

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固体颗粒储热特性及热稳定性实验研究

热能动力工程 2024年第8期39卷 112-119页

作者：孙丽伟宋国良纪阳汤仔华中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

为选择流态化换热器的储热材料,选取4种来源广泛、价格低廉的沙漠沙、石英砂、玄武岩和气化粗渣,在不同温度下分别对4种材料的密度与比热容进行了测试,并对热处理前后的样品进行了扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRD)与X射线衍射(X... 详细信息

为选择流态化换热器的储热材料,选取4种来源广泛、价格低廉的沙漠沙、石英砂、玄武岩和气化粗渣,在不同温度下分别对4种材料的密度与比热容进行了测试,并对热处理前后的样品进行了扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRD)与X射线衍射(XRF)的分析。实验结果表明:4种储热材料的储热能力排序为玄武岩>沙漠沙>石英砂>气化粗渣;对储热能力最优的玄武岩与沙漠沙热稳定性进行测试,热稳定性排序为玄武岩>沙漠沙;综合考虑储热性能及热稳定性,玄武岩可以作为流态化换热器的储热材料。

关键词：热电解耦流态化换热器储热材料储热能力热稳定性

“己糖碳链等分”教学法在糖酵解教学中的应用

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生物化学与生物物理进展 2024年第10期 2773-2782页

作者：朱笠赫荣乔中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室中国科学院大学生命科学学院

糖酵解是生物化学课程教学中，有关葡萄糖代谢的重点内容之一，也是微生物学、海洋生物学、动物学、细胞生物学、生物工程学等相关专业教学中所涉及的难点内容之一。糖酵解途径十分复杂，有十个反应步骤，参与的酶多，中间产物多，既消... 详细信息

糖酵解是生物化学课程教学中，有关葡萄糖代谢的重点内容之一，也是微生物学、海洋生物学、动物学、细胞生物学、生物工程学等相关专业教学中所涉及的难点内容之一。糖酵解途径十分复杂，有十个反应步骤，参与的酶多，中间产物多，既消耗ATP又合成ATP。在现有教学中，教师们通常按照糖酵解的反应步骤依次讲解(本文称顺序教学法，简称顺序法)，导致教与学的效果不太理想。本研究聚焦糖酵解途径中葡萄糖的碳链变化，提出一种新的教学思路：从结果来看，糖酵解就是一分子(6C)葡萄糖等分成为两分子(3C)丙酮酸的过程。要实现己糖分子的等分，就需要在己糖碳链的首尾分别加上一个磷酸基团，生成1，6-二磷酸果糖，导致分子中间(C3-C4)发生化学键断裂，产生两分子磷酸丙糖。之后发生的五步反应，是磷酸丙糖经过磷酸基团转移等步骤生成丙酮酸。这种从“己糖碳链等分”入手进行糖酵解教学的方法，称为“己糖碳链等分教学法”（简称己糖等分法）。招募研究生(n=63)和本科生(n=39)作为教学调研的被试，他们在本科阶段均接受过“顺序法”教学。采用“己糖等分法”开展糖酵解的教学并进行问卷调查。结果显示，在接受“己糖等分法”教学之前，同学们普遍认为要理解和记住“糖酵解”的反应步骤比较困难，要准确默写出“糖酵解”每一步化学反应就更加困难，并且记住后又容易遗忘。采用“己糖等分法”教学和学习后，绝大多数研究生感觉“糖酵解”的每一步反应都变得容易理解和记忆了，并且要写出反应步骤变得相对简单。对本科生进行同样的教学与调研，将其统计分析结果与研究生进行比较，二者无显著差异(P>0.05)。因此，“己糖等分”教学法能够让学生更容易理解糖酵解机理，便于记忆，也有助于培养学生自觉动脑、勤于分析的习惯，从而获得更好的学习效果。

关键词：糖酵解葡萄糖丙酮酸教学方法

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页岩储层压裂流固耦合数值模拟及裂缝扩展研究进展

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工程地质学报 2024年第4期32卷 1381-1396页

作者：胡彦智李晓张召彬李守定赫建明李关访郑博毛天桥中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

页岩储层岩体结构复杂,天然裂缝网络发育,储层压裂改造过程中大量天然裂缝激活,形成复杂的水力裂缝网络,大幅增加储层渗流能力。因此,储层压裂改造技术是实现页岩油气商业开发的关键技术之一。页岩储层压裂涉及到多个物理过程的相互作... 详细信息

页岩储层岩体结构复杂,天然裂缝网络发育,储层压裂改造过程中大量天然裂缝激活,形成复杂的水力裂缝网络,大幅增加储层渗流能力。因此,储层压裂改造技术是实现页岩油气商业开发的关键技术之一。页岩储层压裂涉及到多个物理过程的相互作用及大量裂缝的动态拓展,是一个典型的流固耦合力学问题。其中:数值模拟是研究压裂裂缝扩展机制、缝网动态演化过程及压裂优化设计的重要手段之一,是近些年油气开发领域的研究热点。针对该问题,本文首先分析了页岩储层压裂的特点及主要流固耦合力学过程,并对主流数值模拟方法的特点进行了总结;其次,从复杂压裂缝网动态演化模拟和储层尺度压裂模拟两个角度对近些年取得的主要进展进行了总结;最后,依据压裂模拟的研究现状及实际工程需求,对页岩储层压裂数值模拟的发展趋势进行了展望。

关键词：页岩储层压裂裂缝网络流固耦合数值模拟

含Ag@Ni核壳结构粉体镍基复合涂层的多循环高温摩擦学性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 618-628页

作者：何乃如方子文贾均红杨杰陈威辛骅陕西科技大学机电工程学院西安710021 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室兰州730000

为了抑制Ag的扩散,采用化学镀方法制备Ag@Ni核壳结构粉体,并利用大气等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层,详细研究核壳结构设计对涂层在高温循环工况下的力学及摩擦学性能的影响。研究结果表明:Ag的核壳结构设计可以提高镍基涂层... 详细信息

为了抑制Ag的扩散,采用化学镀方法制备Ag@Ni核壳结构粉体,并利用大气等离子喷涂技术制备NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层,详细研究核壳结构设计对涂层在高温循环工况下的力学及摩擦学性能的影响。研究结果表明:Ag的核壳结构设计可以提高镍基涂层中Ag与NiCrAlY的界面结合强度,进而显著提高复合涂层的硬度。Ni覆层有效地抑制了Ag在高温摩擦过程中的扩散与耗散。800℃时NiCrAlY-Mo-Ag@Ni涂层的摩擦因数仅为0.25,磨损率仅为1×10^(-5)mm^(3)/(N·m),显著低于NiCrAlY-Mo-Ag涂层。同时,Ag的核壳结构设计使得涂层在高温多循环工况下始终保持良好的自润滑性和耐磨性。

关键词：核壳结构 Ag@Ni Ni基复合涂层摩擦学性能高温热循环

酚酸与蛋白质和碳水化合物相互作用及对面包面团的影响研究进展

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食品科学 2024年第9期45卷 272-282页

作者：辛嘉英刘思淼葛怿泽宋增武锁博海夏春谷哈尔滨商业大学食品科学与工程重点实验室黑龙江哈尔滨150028 中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室甘肃兰州730000

近年来,研究人员常利用食品各组分之间的相互作用调节其感官性状和功能特性。酚酸、蛋白质和碳水化合物三者在面食制品中广泛存在并发挥着重要作用。目前为止,研究主要集中在酚酸-蛋白质和酚酸-碳水化合物的相互作用,以及二者相互作用... 详细信息

近年来,研究人员常利用食品各组分之间的相互作用调节其感官性状和功能特性。酚酸、蛋白质和碳水化合物三者在面食制品中广泛存在并发挥着重要作用。目前为止,研究主要集中在酚酸-蛋白质和酚酸-碳水化合物的相互作用,以及二者相互作用在食品加工、机体保健等方面的应用。酚酸、蛋白质、碳水化合物所构成的三元体系中伴随着复杂的相互作用,这些相互作用能够赋予面食制品不同的感官性状和功能特性。本文主要介绍了酚酸、蛋白质和碳水化合物三者间的相互作用及其影响面包面团感官特性和功能特性等的研究进展,以期为酚酸、蛋白质和碳水化合物组成的三元体系在面食制品中的应用提供理论指导。

关键词：酚酸蛋白质碳水化合物相互作用三元体系

羟基功能化3,4-聚2-芳基-1,3-丁二烯的合成

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高分子学报 2024年第2期55卷 153-160页

作者：黄立贤桑丽鹏苏高攀郭翔李世辉中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室长春130022 中国科学技术大学应用化学与工程学院合肥230026 湖北航天化学技术研究所航天化学动力技术重点实验室襄阳441003

采用(C13H8CH_(2)CH_(2)(NCHCCHN)■)Lu(CH_(2)SiMe_(3))2(1)、Ph_(2)P(=NDip)(NDip)Lu■(THF)(Dip=■)、Ph_(2)P(=NDip)(■)Lu(CH_(2)SiMe_(3))2(THF)(3)和Ph_(2)P(=NDip)(■)Sc(CH_(2)SiMe_(3))2(THF)(4)4种稀土催化剂,催化2-对甲基苯基-1,3-丁二烯(2-MPBD)均聚合.通过核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和示差扫描量热法(DSC)等对聚合物的微观结构和热性能进行了表征.催化剂1对2-MPBD聚合活性低,3,4-选择性低(65.2%);催化剂2几乎无催化活性;催化剂3和4表现出非常高的催化活性(2 min转化率达100%)和3,4-选择性(分别为98.1%和>99%).催化剂4对催化2-MPBD聚合具有活性聚合特征,产生的3,4-聚2-MPBD分子量随单体投入量呈线性增加,分子量分布介于1.12~1.25之间.对于苯基、间甲基苯基、4-戊基苯基、4-氟苯基和4-氯苯基取代的1,3-丁二烯单体,催化剂4也表现出较高的催化活性和3,4-选择性.3,4-聚芳基1,3-丁二烯侧链双键与硼烷、双氧水和氢氧化钠反应之后,转变为醇羟基功能化的3,4-聚芳基1,3-丁二烯.

关键词：稀土催化剂功能化聚烯烃 3,4-选择性共轭双烯反应性功能化法

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门控激光相机雷达三边滤波平滑去噪算法研究

红外与激光工程 2024年第8期53卷 239-249页

作者：夏晨昊王新伟孙亮宋博范松涛周燕中国科学院半导体研究所光电系统实验室北京100083 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

基于距离能量相关选通三维成像技术的门控激光相机雷达可以同时获取高水平分辨率的强度图像和三维图像,不存在激光雷达和摄像机复合技术方案中的异源数据融合问题。然而,与现有激光雷达一样,门控激光相机雷达输出的选通三维图像依然会... 详细信息

基于距离能量相关选通三维成像技术的门控激光相机雷达可以同时获取高水平分辨率的强度图像和三维图像,不存在激光雷达和摄像机复合技术方案中的异源数据融合问题。然而,与现有激光雷达一样,门控激光相机雷达输出的选通三维图像依然会受到器件噪声、时域特性、目标反射率和背景环境等因素影响,导致三维图像质量降低,最终影响实际应用,特别是高水平分辨率特点下的小尺度噪声问题。针对门控激光相机雷达小尺度噪声问题,文中提出三边滤波平滑去噪算法,该算法同时利用选通图像和深度图像对三维图像进行平滑。相比传统的双边滤波,该算法引入选通图像的灰度作为第三个权重,当物体边缘与其他物体或背景存在灰度差异时,该算法有很好的边缘保持效果。仿真实验使用两种不同噪声的金字塔靶,并通过双边滤波和三边滤波对噪声进行平滑,对于噪声标准差为0.2 m和0.3 m的金字塔,三边滤波后三维图像的峰值信噪比分别平均提高10.81 dB和6.76 dB。在物理实验中,对于含有噪声的标准靶,三边滤波后峰值信噪比平均提高8.47 dB。最后采集了真实复杂场景的选通图像,完成小尺度噪声的平滑和大尺度噪声的去除,验证了三边滤波结合统计学滤波方法的实用性。

关键词：门控激光相机雷达距离选通成像三维图像三边滤波统计学滤波