二氧化碳置换法是一种极具潜力的水合物开采方法，不但可以实现水合物的开采，还可以同时将温室气体CO2以水合物的形式埋藏于海底,该方法还能减小地质灾害的风险。然而，对于该置换过程的微观机理方面的研究还存在很多不足。

CO2置换后水合物样品的拉曼成像

近日，北京大学天然气水合物国际研究中心利用激光拉曼成像技术从微观尺度研究了二氧化碳置换甲烷水合物的过程，研究发现该过程主要包括两个阶段。第一个阶段是甲烷水合物接触CO2气体发生部分分解，并伴随着水合物内部微孔道的产生。新形成的微孔道使得CO2气体得以进入水合物内部，从而增加了甲烷水合物与气态CO2的接触面积。在第二个阶段内，甲烷水合物被气态CO2缓慢置换，并且导致了在水合物和气态CO2接触界面处的混合水合物层的产生。在表面形成的混合水合物层起到屏蔽作用，阻碍CO2分子向水合物内部的扩散，隔断了内部未被置换的甲烷水合物与气体之间的接触。因此在第二阶段内，置换的效率非常低，只有表层的小部分水合物可以被置换。

这一成果近期发表在Chemical Engineering Science上，北京大学工学院博士研究生黄鑫为论文第一作者，卢海龙教授为此工作的通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ces.2020.115720