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光电化学反应中界面气泡多尺度作用机制的研究进展
被引量：
1
1
作者
冯浩
张莹
+1 位作者
刘东
李强
《科学通报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第25期3275-3292,共18页
太阳能驱动的光电化学转化制燃料是解决能源危机、助力我国“双碳”(碳达峰、碳中和)目标达成的重要途径.常见的光电化学转化制燃料包括光电催化分解水制氢、二氧化碳转化制碳氢燃料等.上述光电催化反应是一个典型的界面析气反应过程,...
太阳能驱动的光电化学转化制燃料是解决能源危机、助力我国“双碳”(碳达峰、碳中和)目标达成的重要途径.常见的光电化学转化制燃料包括光电催化分解水制氢、二氧化碳转化制碳氢燃料等.上述光电催化反应是一个典型的界面析气反应过程,可在界面位点生成多种气体燃料.反应界面析气过程从表面的气体成核开始,以两相流结束.需要指出,该过程涉及不同时间和空间尺度的匹配以及各子过程的相互作用,对界面光子、电子、分子、离子等多载能子的耦合传输与转化有关键影响.本文的目的是阐明析气反应界面气泡生长各过程之间的内在联系.首先,以光电催化分解水为例,分析光电极表面气泡动力学多尺度过程及其对界面能质传递和转化的作用机理;随后,详细讨论微观尺度界面气泡成核、介观尺度气泡生长、宏观尺度气液两相流这一系列界面气泡生长演化的多尺度过程,并分析每一个子过程之间的耦合作用及其对光传递、物质传递、物质转化的影响规律;最后,对光电化学反应中界面气泡多尺度作用的研究挑战和未来方向进行展望.
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关键词
光电化学
析气反应
界面
气泡
多尺度
流动传递
原文传递
气泡间距对受污染球形气泡界面性质和尾流的影响
被引量：
4
2
作者
孙涛
庞明军
费洋
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2020年第10期1157-1170,共14页
为了理解气泡间相互作用对受污染气泡水动力学特性的影响,基于改进的停滞帽模型,以表面活性剂作为污染介质,详细研究了不同气泡间距下气泡的界面参数、周围流场和尾涡特性.通过求解气泡界面与流域间的吸附和解析方程,考虑局部流动以及Ma...
为了理解气泡间相互作用对受污染气泡水动力学特性的影响,基于改进的停滞帽模型,以表面活性剂作为污染介质,详细研究了不同气泡间距下气泡的界面参数、周围流场和尾涡特性.通过求解气泡界面与流域间的吸附和解析方程,考虑局部流动以及Marangoni效应的影响,形成稳定的污染界面.借助Langmuir方程将界面切应力与界面表面活性剂浓度相关联,实现气泡界面切应力的求解.研究发现,改变两气泡的间距,不会显著影响气泡1的界面参数,而对气泡2的界面参数影响巨大.气泡1尾涡向气泡2上游界面的逼近是气泡2界面参数改变的主要原因,该尾涡对气泡2界面上表面活性剂分布的影响与对流作用相反,其可以把流向气泡2尾部的表面活性剂拖回气泡上游界面,从而影响气泡2的界面参数分布,并出现了低影响与高影响阶段.而且气泡1的尾涡长度和涡中心垂直位置的值受气泡2上游界面浓度和气泡间距的共同影响,气泡2各尾涡参数值随上游界面浓度的增加而减小直至为零.
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关键词
界面
污染
气泡
气泡
间距
界面
参数
局部流场
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职称材料
界面纳米气泡研究历史和展望
被引量：
4
3
作者
张立娟
胡钧
《净水技术》
CAS
2021年第2期2-23,共22页
界面科学研究因其在工业、农业、环境和催化等领域的重要性一直是国内外科学工作者非常关注的领域。固液界面纳米气泡的发现和研究是近20年来科学界的一匹"黑马",它的存在颠覆了人们的认知,以超乎常人想象的效果在水处理、农...
界面科学研究因其在工业、农业、环境和催化等领域的重要性一直是国内外科学工作者非常关注的领域。固液界面纳米气泡的发现和研究是近20年来科学界的一匹"黑马",它的存在颠覆了人们的认知,以超乎常人想象的效果在水处理、农业、矿物浮选、界面输运和清洗等领域表现出色,成为国内外相关领域的研究热点。该综述对界面纳米气泡的研究历史、产生方法、检测技术以及已有的对其稳定机制的理论解释等方面进行阐述,并对未来纳米气泡的基础研究和应用进行了展望。相信随着研究的不断深入,界面纳米气泡的科学问题必将得到一一解答,纳米气泡在各个领域的应用也会迈上新的台阶。
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关键词
界面
纳米
气泡
体相纳米
气泡
原子力显微镜
稳定性
同步辐射成像
下载PDF
职称材料
润湿性调控界面纳米气泡生成及其对亲水性颗粒浮选的促进
被引量：
1
4
作者
车道昌
郭建英
+3 位作者
谢炙轩
张雷
栗褒
刘生玉
《矿业研究与开发》
CAS
北大核心
2022年第8期40-46,共7页
浮选体系中纳米气泡的引入可以有效提高微细粒矿物特别是疏水性矿物的浮选效果,而如何利用纳米气泡提高亲水性矿物的浮选效果是一个难题。以氧化石墨代表亲水性颗粒,采用原子力显微镜(AFM)直接进行纳米气泡形貌表征,通过十二烷基醇聚氧...
浮选体系中纳米气泡的引入可以有效提高微细粒矿物特别是疏水性矿物的浮选效果,而如何利用纳米气泡提高亲水性矿物的浮选效果是一个难题。以氧化石墨代表亲水性颗粒,采用原子力显微镜(AFM)直接进行纳米气泡形貌表征,通过十二烷基醇聚氧乙烯醚(AEO-15)对石墨表面进行润湿性调控,利用温差法生成界面纳米气泡,对比分析石墨经氧化、表面活性剂吸附等润湿性调控后其表面生成的界面纳米气泡形貌、数量等差异;同时通过浮选试验验证润湿性调控界面纳米气泡的生成对浮选的影响。研究结果表明:界面纳米气泡的产生与颗粒表面亲疏水性密切相关,与其形貌高度无关。相较于亲水性的氧化石墨,经表面活性剂吸附后,其表面可以产生更加密集且均一的界面纳米气泡。此外,纳米气泡的引入可以明显提高亲水性氧化石墨的浮选回收率。研究成果提供了一种亲水性颗粒表面生成界面纳米气泡的方法,对低阶煤、氧化煤等其他亲水性颗粒的浮选强化具有一定的指导意义。
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关键词
润湿性
界面
纳米
气泡
浮选
原子力显微镜
低阶煤
原文传递
题名
光电化学反应中界面气泡多尺度作用机制的研究进展
被引量：
1
1
作者
冯浩
张莹
刘东
李强
机构
南京理工大学能源与动力工程学院
出处
《科学通报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第25期3275-3292,共18页
基金
国家自然科学基金(51888103,52006101)
江苏省自然科学基金(BK20200491)资助。
文摘
太阳能驱动的光电化学转化制燃料是解决能源危机、助力我国“双碳”(碳达峰、碳中和)目标达成的重要途径.常见的光电化学转化制燃料包括光电催化分解水制氢、二氧化碳转化制碳氢燃料等.上述光电催化反应是一个典型的界面析气反应过程,可在界面位点生成多种气体燃料.反应界面析气过程从表面的气体成核开始,以两相流结束.需要指出,该过程涉及不同时间和空间尺度的匹配以及各子过程的相互作用,对界面光子、电子、分子、离子等多载能子的耦合传输与转化有关键影响.本文的目的是阐明析气反应界面气泡生长各过程之间的内在联系.首先,以光电催化分解水为例,分析光电极表面气泡动力学多尺度过程及其对界面能质传递和转化的作用机理;随后,详细讨论微观尺度界面气泡成核、介观尺度气泡生长、宏观尺度气液两相流这一系列界面气泡生长演化的多尺度过程,并分析每一个子过程之间的耦合作用及其对光传递、物质传递、物质转化的影响规律;最后,对光电化学反应中界面气泡多尺度作用的研究挑战和未来方向进行展望.
关键词
光电化学
析气反应
界面
气泡
多尺度
流动传递
Keywords
photoelectrochemistry
gas evolution reaction
interfacial gas bubble
multiscale
flow and transfer
分类号
TQ511 [化学工程]
原文传递
题名
气泡间距对受污染球形气泡界面性质和尾流的影响
被引量：
4
2
作者
孙涛
庞明军
费洋
机构
常州大学机械与轨道交通学院
出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2020年第10期1157-1170,共14页
基金
国家自然科学基金(51376026)
江苏省高校“青蓝工程”项目资助。
文摘
为了理解气泡间相互作用对受污染气泡水动力学特性的影响,基于改进的停滞帽模型,以表面活性剂作为污染介质,详细研究了不同气泡间距下气泡的界面参数、周围流场和尾涡特性.通过求解气泡界面与流域间的吸附和解析方程,考虑局部流动以及Marangoni效应的影响,形成稳定的污染界面.借助Langmuir方程将界面切应力与界面表面活性剂浓度相关联,实现气泡界面切应力的求解.研究发现,改变两气泡的间距,不会显著影响气泡1的界面参数,而对气泡2的界面参数影响巨大.气泡1尾涡向气泡2上游界面的逼近是气泡2界面参数改变的主要原因,该尾涡对气泡2界面上表面活性剂分布的影响与对流作用相反,其可以把流向气泡2尾部的表面活性剂拖回气泡上游界面,从而影响气泡2的界面参数分布,并出现了低影响与高影响阶段.而且气泡1的尾涡长度和涡中心垂直位置的值受气泡2上游界面浓度和气泡间距的共同影响,气泡2各尾涡参数值随上游界面浓度的增加而减小直至为零.
关键词
界面
污染
气泡
气泡
间距
界面
参数
局部流场
Keywords
interfacial contaminated bubble
bubble spacing
interface parameter
local flow field
分类号
O357.1 [理学—流体力学]
O359.1 [理学—力学]
下载PDF
职称材料
题名
界面纳米气泡研究历史和展望
被引量：
4
3
作者
张立娟
胡钧
机构
中国科学院上海高等研究院
中国科学院上海应用物理研究所
出处
《净水技术》
CAS
2021年第2期2-23,共22页
基金
国家自然基金面上项目(11874379,11575281)
中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZDJ-SSW-SLH019)。
文摘
界面科学研究因其在工业、农业、环境和催化等领域的重要性一直是国内外科学工作者非常关注的领域。固液界面纳米气泡的发现和研究是近20年来科学界的一匹"黑马",它的存在颠覆了人们的认知,以超乎常人想象的效果在水处理、农业、矿物浮选、界面输运和清洗等领域表现出色,成为国内外相关领域的研究热点。该综述对界面纳米气泡的研究历史、产生方法、检测技术以及已有的对其稳定机制的理论解释等方面进行阐述,并对未来纳米气泡的基础研究和应用进行了展望。相信随着研究的不断深入,界面纳米气泡的科学问题必将得到一一解答,纳米气泡在各个领域的应用也会迈上新的台阶。
关键词
界面
纳米
气泡
体相纳米
气泡
原子力显微镜
稳定性
同步辐射成像
Keywords
interfacial nanobubble
bulk nanobubble
atomic force microscopy
stability
synchrotron radiation imaging
分类号
O64 [理学—物理化学]
下载PDF
职称材料
题名
润湿性调控界面纳米气泡生成及其对亲水性颗粒浮选的促进
被引量：
1
4
作者
车道昌
郭建英
谢炙轩
张雷
栗褒
刘生玉
机构
太原理工大学矿业工程学院
出处
《矿业研究与开发》
CAS
北大核心
2022年第8期40-46,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(21878211)
山西省应用基础研究计划青年项目(20210302124351)。
文摘
浮选体系中纳米气泡的引入可以有效提高微细粒矿物特别是疏水性矿物的浮选效果,而如何利用纳米气泡提高亲水性矿物的浮选效果是一个难题。以氧化石墨代表亲水性颗粒,采用原子力显微镜(AFM)直接进行纳米气泡形貌表征,通过十二烷基醇聚氧乙烯醚(AEO-15)对石墨表面进行润湿性调控,利用温差法生成界面纳米气泡,对比分析石墨经氧化、表面活性剂吸附等润湿性调控后其表面生成的界面纳米气泡形貌、数量等差异;同时通过浮选试验验证润湿性调控界面纳米气泡的生成对浮选的影响。研究结果表明:界面纳米气泡的产生与颗粒表面亲疏水性密切相关,与其形貌高度无关。相较于亲水性的氧化石墨,经表面活性剂吸附后,其表面可以产生更加密集且均一的界面纳米气泡。此外,纳米气泡的引入可以明显提高亲水性氧化石墨的浮选回收率。研究成果提供了一种亲水性颗粒表面生成界面纳米气泡的方法,对低阶煤、氧化煤等其他亲水性颗粒的浮选强化具有一定的指导意义。
关键词
润湿性
界面
纳米
气泡
浮选
原子力显微镜
低阶煤
Keywords
Wettability
Interface nanobubbles
Flotation
Atomic force microscope
Low rank coal
分类号
TD923 [矿业工程—选矿]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
光电化学反应中界面气泡多尺度作用机制的研究进展
冯浩
张莹
刘东
李强
《科学通报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
原文传递
2
气泡间距对受污染球形气泡界面性质和尾流的影响
孙涛
庞明军
费洋
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2020
4
下载PDF
职称材料
3
界面纳米气泡研究历史和展望
张立娟
胡钧
《净水技术》
CAS
2021
4
下载PDF
职称材料
4
润湿性调控界面纳米气泡生成及其对亲水性颗粒浮选的促进
车道昌
郭建英
谢炙轩
张雷
栗褒
刘生玉
《矿业研究与开发》
CAS
北大核心
2022
1
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