我國利用原位中子衍射實(shí)驗(yàn)室合成出穩(wěn)定“可燃冰”
從中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所獲悉,今年5月上旬中國科學(xué)院物理所于曉輝副研究員的可燃冰研究團(tuán)隊(duì)與中物院中子科學(xué)平臺合作,首次利用原位中子衍射開展可燃冰的科學(xué)研究,成功合成了穩(wěn)定的可燃冰晶體樣品,通過高壓、低溫中子衍射實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了可燃冰晶體的SI型晶體結(jié)構(gòu),并對可燃冰的動力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。這標(biāo)志著中物院中子科學(xué)平臺成為世界上少數(shù)具備可燃冰水合物中子衍射研究條件的平臺之一。
“可燃冰的研究要求異常苛刻的高壓、低溫條件。團(tuán)隊(duì)研究人員搭建了高壓、低溫水合物合成與表征實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),建立了具有氣體的充放、封存功能的高壓氣、水反應(yīng)裝置,集成低溫裝置,可進(jìn)行聯(lián)合高壓、低溫中子衍射原位表征研究。”中物院中子散射平臺的研究人員介紹說,中子衍射具有輕元素敏感性及高穿透性,是進(jìn)行可燃冰相關(guān)科學(xué)研究的重要手段,在本次聯(lián)合開展的可燃冰實(shí)驗(yàn)中,聯(lián)合團(tuán)隊(duì)利用中國綿陽研究堆高壓中子衍射譜儀(HPDC)搭建的相關(guān)設(shè)備,在低溫、高壓的極端條件下通過重水與甲烷氣體反應(yīng)生成的可燃冰晶體,并進(jìn)行原位的中子衍射表征。中子衍射譜結(jié)果顯示,聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)成功合成了穩(wěn)定的SI型結(jié)構(gòu)的可燃冰-甲烷水合物。另外,團(tuán)隊(duì)還通過對水合物體系中充入惰性氣體,經(jīng)過惰性氣體與甲烷分子的動力學(xué)交換,對可燃冰動力學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。本次實(shí)驗(yàn)對了解可燃冰的性能及可燃冰的實(shí)際開采具有重要意義,標(biāo)志著中物院中子科學(xué)平臺成為世界上少數(shù)具備可燃冰水合物中子衍射研究條件的平臺之一。 |