沥青质在高岭石表面吸附性的多尺度分子模拟研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41602034
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    16.0万
  • 负责人：
    陈锰
  • 依托单位：
    中国科学院广州地球化学研究所
  • 学科分类：
    D0203.矿物学(含矿物物理学)
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Asphaltene is a constituent of crude oil, prone to be adsorbed on the clay mineral surface in a reservoir. After adsorption of asphaltene the surface becomes hydrophobic, as a result, alkane which is the principle component of crude oil can be adsorbed. So asphaltene adsorption is unfavorable for oil recovery. Due to leakage of crude oil, asphaltene adsorption on soil clay mineral surface causes environmental damage. Previous studies show kaolinite exhibits the largest adsorption capacity of asphaltene among clay minerals. However, the adsorption mechanism is not clear. We plan to study asphaltene adsorption on kaolinite surfaces with multiscale molecular simulations: Firstly, first principle methods are used to compare influences of different functional groups on asphaltene adsorption; secondly, after building an asphaltene molecule model, classical all-atom molecular simulations are used to study its adsorption on kaolinite surfaces; thirdly, through fitting coarse-grained force fields with previous results, the aggregation of adsorbed asphaltene molecules is studied; in the end, the influences of salt on asphaltene adsorption and surface wettability are investigated. Through this study, the influences of functional groups, molecular structure and aggregation on asphaltene adsorption on kaolinite surfaces will be revealed. It is expected the results of our study will help enhancing oil recovery and controlling crude oil damage on environment.
沥青质是原油的组分，易吸附于储层粘土矿物表面而使其呈亲油性，促进作为原油主要组分的烷烃吸附在该表面，因而不利于石油开采。由于原油泄漏，沥青质吸附于土壤粘土矿物表面会造成环境污染。已有研究表明粘土矿物中高岭石对沥青质的吸附量最大，但吸附机理还不够清楚。申请者拟以多尺度分子模拟手段探究沥青质在高岭石表面的吸附机理：首先，使用第一性原理方法比较沥青质分子的不同类型官能团在表面的吸附性强弱；其次，构建一个沥青质分子的模型，以经典全原子分子动力学方法模拟该分子在高岭石表面的吸附结构；再次，以前面的研究结果为参考拟合粗粒化力场，研究多个沥青质分子在表面的吸附聚集结构；最后，以粗粒化方法探究盐对沥青质吸附和高岭石表面润湿性的影响。本研究预计可全方位揭示沥青质的官能团、构型和聚集体对其在高岭石表面吸附的影响。项目成果预计可以为石油开采、原油污染治理提供理论知识指导。

结项摘要

极性有机分子（如沥青质）易吸附于石油储层的黏土矿物表面而使其呈亲油性，促进作为原油主要组分的烷烃吸附于该表面，不利于石油开采。另一方面，原油泄漏造成的环境污染也与极性有机分子吸附于土壤黏土矿物表面相关。本研究以多尺度分子模拟方法研究有机分子（沥青质）在以高岭石为代表的黏土矿物表面的吸附机制，并揭示黏土矿物表面的水/油亲润性机理。此研究以第一性原理计算、经典分子动力学模拟和粗粒化分子动力学模拟等方法开展。第一性原理计算揭示了天然大有机分子（沥青质）的特征官能团在高岭石表面的吸附结构与相对吸附稳定性顺序。经典全原子分子动力学模拟方法揭示了有机分子在高岭石表面的吸附团簇结构与表面亲润性的相关关系。继而结合经典分子动力学与表面波分析方法探讨了高岭石表面的水亲润性与表面结构的关系。通过比较几种常见的盐离子力场，确立了使用经典分子模拟研究盐离子对有机质在黏土矿物表面吸附影响的方法。完成了对粗粒化分子力场的初步探索，揭示了疏水有机分子/极性分子/水的组合产生的液相分异行为。此研究可望对石油开采与原油污染治理等领域提供理论指导。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Temperature-Dependent Structure and Dynamics of Water Intercalated in Layered Double Hydroxides with Different Hydration States
不同水合状态的层状双氢氧化物插层水的温度依赖性结构和动力学
  • DOI：
    10.1021/acs.jpcc.7b08133
  • 发表时间：
    2017-10
  • 期刊：
    Journal of Physical Chemistry C
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Meng Chen;Runliang Zhu;Jianxi Zhu;Hongping He
  • 通讯作者：
    Hongping He
Influences of Cation Ratio, Anion Type, and Water Content on Polytypism of Layered Double Hydroxides
阳离子比例、阴离子类型和含水量对层状双氢氧化物多型性的影响
  • DOI：
    10.1021/acs.inorgchem.8b00949
  • 发表时间：
    2018-06-18
  • 期刊：
    INORGANIC CHEMISTRY
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Chen, Meng;Zhu, Runliang;He, Hongping
  • 通讯作者：
    He, Hongping

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其他文献

从矿物粉晶表面反应性到矿物晶面反应性——以黄铁矿氧化行为的晶面差异性为例
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    岩石学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    何宏平;鲜海洋;朱建喜;谭伟;梁晓亮;陈锰
  • 通讯作者：
    陈锰

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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