致密砂岩储层孔渗低、物性差,必须经过水力压裂改造后才能具有较好的产能。为了降低施工成本和压裂液对储层的伤害,同时在高温条件下具有良好的耐剪切性能和破胶性能,需要研发一种耐高温、低伤害的压裂液体系。以改性纳米二氧化硅为交联剂,对新型耐高温超低浓度纳米二氧化硅压裂液性能进行了较为全面的评价研究。结果表明,该压裂液体系在135℃条件下剪切2h后平均黏度为100 mPa·s,具有良好的携砂能力。破胶液残渣质量为常规胍胶压裂液质量的37.2%,破胶液的表面张力小,具有良好的返排性,压裂液与地层水配伍性好。超低浓度纳米胍胶压裂液大幅降低了对地层的伤害程度,适用于低渗的致密砂岩储层。
以天然石墨(G)为原料,苯胺为含氮前驱体,采用Hummers法、原位引发苯胺聚合以及在氮气中高温热处理制备了氮掺杂石墨烯(N-G)。借助X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、低温氮气吸脱附(BET)、热分析方法(TG-DSC)和电化学测试等手段对N-G的组成、结构、形貌和电化学性能等进行表征分析和评价。结果表明,在氮气中高温热处理聚苯胺修饰的氧化石墨烯(GO)能够有效地对其进行还原和氮掺杂,获得的N-G具有微孔结构,比表面积达到167.6m2/g,显示出高的热稳定性;在三电极体系中,N-G在0.1mol/L KOH中催化氧气还原反应(ORR)的起始电势为0.89V,主要以2电子反应途径进行,生成H2O2的选择性达到75%~95%,并且产生的电流密度较大。
以玉米秸秆粉末为原料,浓磷酸为反应催化剂,混合多元醇以及碳酸乙烯酯为液化剂,180℃条件下,在高压反应釜中对玉米秸秆进行催化液化实验。考察了聚乙二醇复配乙二醇、聚乙二醇复配碳酸乙烯酯以及聚乙二醇复配甘油3种不同混合液化剂对液化率和液化产物特性的影响。采用气质联用仪(GC-MS)以及傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对液化产物和液化残渣进行表征。实验结果表明,以聚乙二醇与乙二醇混合溶剂液化时液化率最高,为97.83%。GC-MS分析结果表明,液化产物成分复杂,主要包括醇类、有机酸类、醚类、酮类、酯类和糖类等化合物。FT-IR分析结果表明,以聚乙二醇与乙二醇混合溶剂为液化剂时秸秆液化效果最好。
用新型双金属催化剂Rh-Ni@MOF-5对不同碳链长度的烯烃氢甲酰化反应进行研究。用直接法合成的MOF-5晶体作催化剂载体,将Rh、Ni元素负载在MOF-5上合成Rh-Ni@MOF-5。采用TG、XRD、SEM、TEM和FTIR等手段对其进行表征,结果表明,负载金属后的催化剂拥有规整的立方体结构且热稳定性较强。采用3种烯烃的氢甲酰化反应对其催化性能进行评价,结果表明,Rh-Ni@MOF-5对烯烃的氢甲酰化反应具有良好的催化作用并且解决了反应后催化剂的分离回收问题。在一定条件下,其反应转化率均高于70%。与单金属催化剂Rh@MOF-5进行对比发现,双金属催化剂具有更高的催化活性,其收率和选择性均较单金属催化剂有明显优势。以1-己烯氢甲酰化反应为例,考查了Rh-Ni@MOF-5的使用寿命,结果表明,多次重复利用后仍能保持稳定的晶体结构和良好的催化性能。
利用NaBH4将合成的ZIF-90晶种改性为ZIF-91,并用二次生长法在Al2O3支撑体上制备ZIF-90膜和ZIF-91膜。利用XRD、TGA、FT-IR,SEM、BET对合成的粉末及膜进行表征。以N2/n-C5H12模拟油气体系,将制备的ZIF-90/Al2O3膜和ZIF-91/Al2O3膜用于油气回收实验。考察了不同操作压力及温度下,2种膜在混合气中的分离性能,结果表明,当操作压力为0.06 MPa、温度为25℃时,ZIF-90膜和ZIF-91膜对N2/n-C5H12的分离因子分别为2.82、3.98,渗透性分别为5.02×10-8、2.35×10-8mol/m2·s·Pa,说明改性在一定程度上提高了膜的分离性能。
利用酚化方法对木质素进行修饰,使其接入活性基团,考察了不同的酚单体对木质素改性效果的影响,优化了漆酶催化改性碱木质素和对甲苯酚的共聚反应过程,并对共聚产物进行了表征和性能测试。研究表明,邻苯二酚改性后的碱木质素的酚羟基质量摩尔浓度增加最显著,由6.95mmol/g提高到10.83mmol/g,提高了55.83%。共聚反应的最佳反应条件为:反应体系的最适质量分数为80%丙酮溶液,反应温度为30℃,pH3.5,最适碱木质素与对甲酚质量比为0.5/1,最佳酶浓度为300U/mL,反应时间为16h。在最适条件下,共聚物产率显著提高,可达93.6%。邻苯二酚改性后的碱木质素和对甲酚聚合后的产物分子质量明显增加,由2770g/mol提高到20481g/mol,增加了约10倍,热稳定分析表明聚合产物的热学稳定性比改性前有所提高。