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电化学原位监测获取的海洋底水溶解甲烷浓度变化影响因素和检测方法改进方案
结题报告
批准号:
41876055
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
王毓德
依托单位:
学科分类:
D0603.海洋地质学与地球物理学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
肖雪春、王宏语、董成军、孙春岩、邢欣欣、杨悦、赵宏亮、范雪松、张斌
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中文摘要
海洋能源勘探开发、海洋环境监测、地质灾害防治和大洋热液喷口调查等热点海洋科学问题中,对海洋底水中原位甲烷浓度数据的高精度获取及分布变化规律研究是关键。我国在海洋底水原位甲烷探测器研制方面与国外产品还有相当的差距,关键技术等方面还受制于人。本申请拟在原有良好的研发基础上对以下关键科学问题进行攻关:水下长期连续测试中,海水环境对敏感探头物理性能的影响及变化规律;无标准气体校准长期测量过程中,残余累积气体和测试方式对甲烷本底的影响及变化规律;海洋底水综合测试条件下实测数据结果的地球化学特征及校正方法。本项目的实施将从传感器结构设计、敏感材料配方、关键节点参数和测试方式设置等方面,建立“海洋底水原位溶解气甲烷指标高精度监测技术”的科学方法和改进方案,实现海水中原位溶解甲烷浓度数据的连续、实时采集和数据校正,为海洋能源勘探开发、海洋环境监测、全球气候变化与碳循环等科学问题研究提供技术支撑。
英文摘要
For the hot marine scientific researching of the marine energy resources' prospecting and exploiting, marine environmental monitoring, geological disaster prevention and marine hydrothermal vents investigation, the key is the high precision acquisition and distribution change investigations of in-situ methane concentration data in marine bottom water. We still have a considerable gap in marine bottom water for in-situ methane detectors, and many key technical aspects are also put us in a restricted position. Based on our good original results, this application aim at solving the key scientific problems: the influence and the variation of seawater environment on the physical properties of gas sensors under water with the long-term continuous testing; the influence and the variation of the residual gases and the test mode on the base of methane in the long-term measurement of non standard gas calibration; the geochemical characteristics and the correction methods of the measured data in the comprehensive test of marine bottom water. The implementation of this project will establish the scientific methods and improvements of the high precision monitoring technology for in-situ dissolved methane index in marine bottom water from the design of detector structure, the sensitive material formula, the key node parameters and the test mode setting, etc. It will realize the continuous, real-time collection and correction of the in-situ methane concentration data in the seawater, and provide technical supports for prospecting and exploiting of marine gas hydrate resources and marine environmental monitoring.
本项目采用还原底水测试过程物理模拟的实验手段进行原位底水连续监测,研究了海水环境对敏感探头物理性能的影响机理及变化规律,残余累积气体和测试方式对甲烷本底的影响及变化规律,海洋底水综合测试条件下实测甲烷浓度地球化学特征、物理参数特征等科学问题。从传感器结构设计、敏感材料配方、关键节点参数和测试方式设置、传感装置烧结标准和针对各种干扰因素的数据处理和校正方法等方面,建立起完善的“海洋底水原位溶解气甲烷等指标高精度监测技术”检测方法和改进方案,为海洋底水原位高精度真实甲烷测试数据的获取和装备的研发提供理论依据和技术支撑。. 项目组按照基金项目计划执行和实施,取得了以下几方面的成果:. (1)通过甲烷纳米敏感复合材料研制实验,进行海水环境下敏感材料性能变化的物理化学机理研究,筛选出了基于纳米敏感材料的抗干扰、高寿命的CH4复合配方;按照不同制作标准,制作出了不同型号不同敏感材料比例配方和不同烧结工艺和标准的传感器探头系列。. (2)基于纳米复合材料配方的甲烷敏感探头的研制和装置工艺制作方法确定后,根据标准气和已知典型区域的样品测试的实验对比研究,初步建立了每种探头的特性(材料配方、制作工艺、测试参数、使用规范)方法和制作规范,确保所有制作或者筛选出的探头性能上达到一致性。. (3)按照还原海洋底水测试条件和测试方式,进行了不同深度、不同地质条件下海水中溶解甲烷浓度的测试响应及影响因子和参数变化规律研究,统计计算了影响因素种类和权重,初步建立了甲烷浓度的测试响应函数和数据校正方法。. (4)利用原位海洋测试传感器和海水环境模拟装置实物,进行模拟地质条件下海洋底水溶解气甲烷浓度长期测试过程正演模拟实验,进行甲烷浓度数值测试。. (5)研究成果获授权发明专利3项,申请发明专利1项;发表SCI收录论文15篇;培养青年教师4名,形成了一个在海水中甲烷气体敏感材料和器件领域中有一定影响的研究团队。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.snb.2022.131501
发表时间:2022-01
期刊:Sensors and Actuators B: Chemical
影响因子:--
作者:Lijia Yao;Xu Tian;Xiuxiu Cui;Rongjun Zhao;Mingjing Xiao;Bingsen Wang;X. Xiao;Yude Wang
通讯作者:Lijia Yao;Xu Tian;Xiuxiu Cui;Rongjun Zhao;Mingjing Xiao;Bingsen Wang;X. Xiao;Yude Wang
Gas response enhancement of VOCs sensor based on Sn doped nanoporous anatase TiO2 nanoparticles at a relative low operating temperature
基于 Sn 掺杂纳米多孔锐钛矿 TiO2 纳米粒子的 VOCs 传感器在较低工作温度下的气体响应增强
DOI:10.1088/2053-1591/ab3516
发表时间:2019-08
期刊:Materials Research Express
影响因子:2.3
作者:Xu Zhang;Sijia Peng;Ping Hong;Rongjun Zhao;Yue Yang;Xinxin Xing;Yude Wang
通讯作者:Yude Wang
DOI:10.1016/j.jallcom.2020.154063
发表时间:2020-06
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Lijia Yao;Yuxiu Li;Y. Ran;Yue Yang;Rongjun Zhao;Linfeng Su;Yulin Kong;Dian Ma;Yunhua Chen-Yunhua-C
通讯作者:Lijia Yao;Yuxiu Li;Y. Ran;Yue Yang;Rongjun Zhao;Linfeng Su;Yulin Kong;Dian Ma;Yunhua Chen-Yunhua-C
DOI:10.1007/s10854-019-01802-2
发表时间:2019-08-01
期刊:JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS
影响因子:2.8
作者:Hong, Ping;Li, Yuxiu;Wang, Yude
通讯作者:Wang, Yude
‘Green’ prepare SnO2 nanofibers by shaddock peels: application for detection of volatile organic compound gases
❀Green❀利用柚子皮制备SnO2纳米纤维:在挥发性有机化合物气体检测中的应用
DOI:10.1007/s10854-018-00582-5
发表时间:2019-02
期刊:Journal of Materials Science: Materials in Electronics
影响因子:--
作者:Rongjun Zhao;Zhezhe Wang;Tong Zou;Zidong Wang;Xinxin Xing;Yue Yang;Yude Wang
通讯作者:Yude Wang
基于海水中甲烷气体探测的气体传感器及其敏感机理研究
  • 批准号:
    61761047
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    37.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王毓德
  • 依托单位:
纳米多孔氧化锡基复合材料的自组装合成及其对室内有毒害气体敏感特性的研究
  • 批准号:
    51262029
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    49.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王毓德
  • 依托单位:
新型无机/有机杂化纳米多孔材料的合成与光学性能研究
  • 批准号:
    50662006
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    王毓德
  • 依托单位:
国内基金
海外基金