在此情况下,我们最近建议使用四钌取代的多金属氧酸盐 (POM) Na 10 [Ru IV 4 ( β -OH) 2 ( µ -O) 4 (H 2 O) 4 ( γ -SiW 10 O 36 ) 2 ] (Ru 4 POM),它作为聚合物膜的防污剂表现出独特的行为。[3,4] POM 是 Mo、W 和 V 等金属的最高氧化态下的过渡金属氧化物。它们具有广泛的结构拓扑和多功能的化学和物理特性,特别是在催化应用方面[5],并且可以集成到广泛的功能支架 [6] 和薄膜中。[7] Ru 4 POM 具有突出的氧活性,这可以在水氧化过程中观察到[8],以及 H 2 O 2 催化歧化为 H 2 O 和 O 2 的过程中。 [9] 后一种过程很容易实现,不需要使用外部光/电触发器,也不需要调节 pH 值或温度,因此,只要将 Ru 4 POM 集成到小型设备或膜中,就可以很容易地利用它产生氧气泡。[10] 这些代表了一种有用的机械剂,有助于去除不可逆的污垢颗粒,也就是那些对传统膜清洗有抵抗力的颗粒,这些颗粒会堵塞膜孔并使其重复使用更加困难。在将 POM 嵌入聚合物基质的可能策略中[11],我们之前已经利用了所谓的表面活性剂包覆 POM(SEP)[12],通过反阳离子交换,旨在用长的两亲性四烷基铵链取代钠阳离子。具体来说,i)二甲基十八烷基铵 (DODA) 用于促进 Ru4 POM 在 CHCl3 中的溶解度,并允许与聚醚醚酮 (PEEK-WC) 形成合适的聚合物共混物;[3] ii)可聚合阳离子丙烯酰氧十一烷基三乙基铵 (AUTEA) 用作 POM 反离子和可聚合双连续微乳液 (PBM) 的组分,后者用作多孔聚醚砜 (PES) 膜表面的功能涂层。 [4] 然而,尽管具有良好的自清洁性能,尤其是对于后一种系统,但用于制备这些 SEP 的阳离子仍然很昂贵。在此,我们探索了使用埃洛石纳米管 (HNT) 作为支架,从而为该领域提供不同的视角
1. 莱斯大学电气与计算机工程系,美国德克萨斯州休斯顿 77005 2. 莱斯大学应用物理项目,美国德克萨斯州休斯顿 77005 3. 莱斯大学生物工程系,美国德克萨斯州休斯顿 77005 4. 贝勒医学院神经科学系,美国德克萨斯州休斯顿 77030 摘要
摘要广泛使用的达西定律指定流体流量的达西速度与驱动流动的压力梯度之间的线性关系。但是,研究表明,当压力梯度充分低时,在低渗透性多孔培养基(例如粘土和页岩)中,达西速度可以表现出非线性依赖性对压力梯度的依赖性。此phe-nomenon被称为低速性非darcian流或携带前流。本文对低渗透性多孔培养基中携带前流的理论,实验数据和建模方法进行了全面综述。审查首先概述了携带前流的基本机制,这些机制调节了独特特征,例如Darcy速度对压力梯度的非线性依赖性及其与流体 - 岩石相互作用的相关性。随后进行审查进行了详尽的汇编,对在各种低渗透性的土地材料中进行的实验研究进行了彻底的汇编,包括紧密的砂岩,页岩和粘土。接下来,审查了为了拟合和解释实验数据而开发的经验和理论模型和仿真方法。最后,审查强调了进行和解释携带前流实验的挑战,并提出了未来的研究方向。通过分析以前的实验研究,该综述旨在为寻求增强其对低渗透性土地材料中流体动态的研究人员和从业人员提供宝贵的资源。这提供了有关在众多天然和工程过程中应用前携带流量的应用,例如页岩油和天然气回收,低渗透性含水层中的污染物运输以及核废料的地质处理。
HyUSPRe 项目研究在欧洲实施大规模可再生和低碳氢地下地质储存的可行性和潜力。这包括确定适合储氢的多孔储层,以及在这些储层中实施大规模储存的可行性的技术和经济评估,以支持欧洲到 2050 年实现能源净零排放。该项目将解决多孔储层储存的具体技术问题和风险,并进行经济分析,以促进有关开发潜在现场试点组合的决策过程。技术经济评估,以及环境、社会和监管方面的实施观点,将允许制定到 2050 年广泛储氢的路线图,表明大规模储氢在到 2050 年实现欧盟零排放能源系统中的作用。
水污染是许多常见病例的令人震惊的问题之一,例如海上油轮的漏油以及含有高水平的重金属和染料的废水,尤其是在纺织工业中。这些情况严重影响了水生态系统的发展以及周围人口,动植物的健康。最近,由于它们在适当的激活后能够吸收大量污染物的能力,因此被认为是处理水问题的有效解决方案。在这项研究中,我们概述了由纤维素和壳聚糖制成的多孔复合材料,这是发展中国家农业和渔业副产品中的两个巨大资源。混合纤维素和壳聚糖的泡沫,水凝胶珠,膜和气凝胶说明了废水中油,溶剂,染料和重金属的有效吸收。本审查介绍了上述水污染问题的状态;从生物废物中提取的两种天然成分的丰度;分析和比较不同方法,以合成纤维素/壳聚糖多孔复合材料及其物理化学特征。最后,讨论了水处理中多孔复合材料的应用和前瞻性观点,以显示出开发高级和功能材料的有希望的研究方向。
自然长期以来一直是化学领域中灵感的主要来源,它是设计具有熟练性能的材料的原型。在这篇特色文章中,我们介绍了探索多孔有机聚合物(POP)的努力,作为建造仿生材料的平台,以使新技术能够实现有效的转化和分子识别。在每个方面,我们首先介绍自然的化学基础,然后描绘出功能化流行音乐所涉及的原理和设计策略,以及材料的关键要求的摘要,最终在展示了流行音乐的独特特征。我们在使用POP来解决与仿生催化和吸附相关的基本科学问题上的努力随后进行了说明,以显示其对应用的巨大潜力和能力,从相关催化到放射性核素序列。得出结论,我们对这个新兴领域的挑战和机遇呈现了个人观点。
储能装置用石墨烯由于制备方法和质量缺陷,阻碍了其进一步广泛应用。本文,我们报道了一种简便且经济有效的方法,从生物相容性壳聚糖中提取三维多孔石墨烯(3DPG)并进行大规模生产。利用3DPG的大表面积、优异的电导率和高电化学活性,通过在商用DLC301有机电解质中耦合两个3DPG电极,实现了先进的对称超级电容器(3DPG//3DPG SCs)。该装置在10 mV s-1的扫描速率下可提供168.9 F g-1的显著电容,并显示出优异的倍率能力,在10到100 mV s-1的范围内电容保持率为81.5%。此外,3DPG//3DPG SCs表现出突出的循环耐久性,10,000次循环后电容仍为96%。这项工作可能为石墨烯在工业层面的高效储能应用提供启示。
注入氢可以导致地下中微生物的活性增加。微生物撞击已经从以前的城镇燃气量(高达60%H 2)中知道,并显示了用于10%H 2的地下氢存储ELD测试。3,4四种不同的代谢途径被认为是将氢用作能源的方法:甲烷,硫酸盐还原,同型乙酸和铁还原。5最后三个代谢途径将导致能量的不可逆转损失。相比之下,甲烷古细菌的甲烷发生可能导致甲烷的产生,甲烷与氢相比具有有利的化学特性:它具有较高的卡路里c值,可以在现有的气体网格上分布,并用于驱动现有的发电厂,加热系统和车辆。如果将可再生能源产生的氢与捕获的二氧化碳一起注入,并排除任何气体泄漏,则产生的甲烷将是气候中性的。旨在刺激此过程的系统称为地下甲烷化反应器。5 - 7
记录的版本:此预印本的一个版本发表在2024年5月8日的多学科建模,实验和设计上。请参阅https://doi.org/10.1007/s41939-024-00405-7。
仅加热和冷却就占总能源使用量的一半。由于其中 66% 的能源来自化石燃料 [2],因此,高效隔热和冷却材料对于降低人为 CO 2 排放至关重要。除了提供所需的热性能外,此类材料还应安全、可回收,并在制造和运行过程中消耗最少的能量。最先进的绝缘材料还不能满足这些要求。聚合物基绝缘体(例如发泡/挤塑聚苯乙烯和聚氨酯泡沫)的热导率相对较低,但耐火性和报废可回收性有限。尽管无机绝缘体具有固有的耐火性,但玻璃棉和矿棉在制造过程中涉及高能量过程,并且表现出被认为对人体健康有害的纤维形态。气凝胶是一种有吸引力的高性能绝缘无机材料,但其高成本迄今为止限制了其在小众应用中的使用。现有绝缘材料的优点和缺点为开发新技术提供了机会。多孔陶瓷因其成本低、耐火、可回收和导热系数相对较低等优点,最近作为替代隔热材料受到了越来越多的关注。[3–7] 除了隔热之外,多孔陶瓷还被用于通过实现建筑元素的被动冷却来改善建筑物的热管理。[8] 被动冷却依赖于渗入陶瓷孔隙中的水的蒸发,在蒸汽压缩技术出现之前,这种机制长期用于降低食物和水的温度。由于孔隙是隔热和蒸发冷却所需的关键结构特征,因此制造具有可控孔隙率的陶瓷对于开发用于建筑热管理的节能技术具有巨大潜力。在本研究中,我们使用湿泡沫模板 3D 打印分层多孔陶瓷,并研究其用于建筑元素热管理的隔热和蒸发冷却性能。分层多孔结构设计为包含大量大孔,可降低材料的导热性,同时还显示实现毛细管驱动被动冷却所需的微米级孔隙。利用粘土作为可回收、廉价且广泛可用的材料资源,我们首先开发了湿泡沫