为了应对潜在的氢能利用需求，乙醇水汽重整反应受到了越来越多的关注。镍基催化剂因其高活性、高选择性以及成本优势而极具应用前景，同时在提高催化剂稳定性、降低反应温度、提高氢气收率等方面仍然有进一步发展的空间。更深入认识反应机理、失活机制和催化剂的构效关系是开发高效催化剂的关键。本文对近年来镍基乙醇重整催化剂的研究进展进行了整理总结，首先介绍了通过原位光谱、动力学以及理论计算等手段取得对反应中间物种与反应机理的新认识，分析了催化剂失活的主要原因，并且讨论了镍基催化剂的活性相、尺寸效应、助剂效应，双金属效应等问题，最后简单介绍了得益于基础研究进展的催化剂合成方面的成果，并提出对镍基乙醇水蒸气重整（ESR）剂未来发展的看法：在线/原位表征技术和理论计算将有助于真正理解镍基ESR催化剂的构效关系和反应机理，而新材料，如碳化钼的应用可能在提高催化剂反应性能方面起到作用。

通过研究发现和证实了依靠气流摆动振荡分配注气的静止式气波制冷机效率不高的主要原因之一，是每根气波管接受注气的时长和周期各不相等，导致两边管的膨胀比减小，中区管负荷过小和偏中各管的注气快慢交替，而使每根气波管都不能发挥效能。本文以CFD数值模拟位于不同区气波管的制冷效率，与理想的注气模式效率对比，揭示了制冷效率受制低下的程度与增幅潜力。模拟显示，以理想1/4占空比脉冲流时均注气，比实际双管1/2占空比注气，能相对增效约45%，1/8占空比注气能相对增效近70%。又以单管模型机实验对比不同占空比注气模式下同一根气波管的制冷效率，表明随着注气占空比的减小，制冷效率的增幅趋势、效率峰值、谷点对应的注气频率都与模拟结果一致。为使静止式气波制冷机的每根气波管都能高效制冷，提出了两种对4根管都能分配1/4相等占空比和等周期注气的新型高效附壁振荡器，并简介了它们的作用机理以及对其中的双级振荡器性能的研究结果。

为深入了解汽轮机动叶内盐析颗粒的微观行为，本文以某超临界汽轮机高压级动叶为研究对象，应用计算流体力学与群体平衡模型耦合方法，对汽轮机动叶内盐析颗粒在流场中的分布进行数值模拟研究，获得了盐析颗粒在动叶内的粒径分布及不同负荷时叶片尾缘处盐析颗粒数量密度分布规律。模拟结果表明：在汽轮机动叶吸力面附近的盐析颗粒粒径较压力面附近盐析颗粒粒径小，且叶根处颗粒粒径小于叶顶处；动叶压力面的颗粒数量密度呈前缘点尾缘点处大、中间段小的分布规律，并且盐析颗粒在叶片上的数量密度分布最大值并不出现在组分数及粒径最大处，而是出现在平均粒径为110~150μm的盐析颗粒沉积位置处；当汽轮机30%负荷运行时，粒径40μm盐析颗粒的数量密度是其在汽轮机额定负荷运行时的1.5倍，而粒径140μm盐析颗粒的数量密度仅为汽轮机额定负荷运行时的80%。

针对定性符号有向图（signed directed graph，SDG）在化工过程系统中建模复杂度高、故障分辨率低、容易忽略部分变量等问题，提出一种基于复杂网络理论构建层次SDG网络模型并识别关键节点的方法。首先利用层次分析法对化工过程系统划分递阶层次结构，建立基于子系统的系统SDG网络模型，选取度中心性、接近中心性等多个节点重要性评价指标，采用主成分分析法确定各指标权重并利用逼近理想排序法（technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS）多属性决策方法得到节点重要性的综合评价值，初步识别关键节点所在的子系统；然后建立子系统的SDG模型并细化为有向网络，采用LeaderRank算法对节点重要性进行排序，进而在子系统网络模型中确定关键节点的位置。案例计算结果表明该方法可以有效地降低建模的复杂性，提高关键节点识别的全面性和准确性，从而改善化工过程系统的安全稳定性。

利用高温管式炉对电站锅炉水冷壁受热面常用的两种管材（12Cr1MoVG和15CrMoG）开展高温腐蚀实验研究，采用腐蚀增重法，得出气相硫、气固相硫作用下试片的腐蚀动力学曲线，并利用SEM和EDS对腐蚀试片表面及断面的微观形貌和元素成分进行分析。结果表明：两种材料的腐蚀动力学曲线都满足双对数曲线规律，气固相硫协同作用对金属的腐蚀性强于单因素气相硫的影响，15CrMoG的抗腐蚀性能优于12Cr1MoVG；腐蚀层大致可以分为3层，依次为剥离叶片层、过渡层和腐蚀渗透层，气相硫腐蚀下腐蚀层较厚并且质地紧密，气相硫与固相硫协同腐蚀下腐蚀层较薄并且质地疏松，极易剥落；此外腐蚀层中存在硫元素富集现象，腐蚀渗透层中的硫元素质量分数高达6.65%，并且氧元素含量从金属基体表面到腐蚀层表面呈现递增规律。

为解决镁还原罐耗损大、寿命短的问题，本文根据国内外金属镁的还原工艺现状，综合考虑了温度、固定端数、罐长和罐厚对立式镁还原罐承载能力的影响，采用ANSYS有限元软件对立式镁还原竖罐的结构特性进行热力耦合模拟，得到还原系统应力场以及罐体温度场等，并对还原罐屈曲应力极限进行了研究，优化了还原罐的结构特征。同时考虑装料量对罐体强度的影响，研究装料量与还原罐温度场、还原罐屈曲应力极限之间的规律，对还原罐结构进一步优化。结果表明：物料层的导热和还原反应吸热使得物料中心与物料边缘处的升温速度有较大差距；增加中心管可适当减少镁罐的还原周期，且对镁还原反应的影响不大；高温载荷可导致还原罐屈曲应力大幅度降低（20%以上），对变形量影响较小，因此应尽量降低还原罐的工作温度。

为研究离子液体在反应精馏中的作用，采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐（[BMIM]HSO₄）作为催化剂，对乙酸和乙醇合成乙酸乙酯的反应精馏流程进行了计算模拟。在确定了参数的酯化反应动力学的基础上，用Aspen Plus软件建立了反应精馏流程，研究了催化剂用量、精馏段理论板数、反应段理论板数、乙醇进料位置、进料摩尔比、持液量及回流比等参数对反应精馏过程的影响。研究结果表明，塔顶乙酸乙酯的质量分数随催化剂用量、精馏段理论板数、反应段理论板数和持液量增大而增大，工艺流程存在最佳回流比以及最佳进料酸醇摩尔比。得到的优化条件如下：离子液体与乙酸摩尔比为1：2.5，进料酸醇摩尔比为4：1，理论塔板数为21块，乙酸和催化剂在第7块理论塔板进料，乙醇在第19块理论塔板进料，塔板持液量0.1L，回流比为4，塔顶乙酸乙酯的质量分数可以达到98.73%。

为了对射流清管技术的应用进行探讨与分析，通过对清管器运动过程进行受力分析，建立射流清管器运动模型，探讨射流清管技术的关键参数，并针对射流清管技术的工程应用进行分析，提出风险应对策略。研究表明：射流清管技术的关键参数包括压降系数、旁通率、清管器与管壁的摩擦力。压降系数反映射流孔结构对压降的贡献，主要是结构参数的函数。直通结构、折流板结构和内部阀门结构的压降系数可由各组合部分线性累加计算。旁通率的优选是射流清管技术的核心，旁通率对清管器速度的影响并非理想的线性关系，增加旁通率会在一定程度上增强清管器运动的黏滑效应。当前的研究均未考虑液体润滑对摩擦力的影响且未能耦合摩擦力的沿程变化特点。本文最后对射流清管技术进行了展望，指出摩擦力沿程变化、内部阀门压降系数的研究是优化射流清管模型的重要方向，旁通率、清管器速度以及积液运移三者的耦合关系将是未来的研究热点。

为了回收利用葡萄酒酿造过程产生的副产品中的有效成分，本文利用超临界CO₂萃取技术从葡萄籽中提取含有不饱和脂肪酸的葡萄籽油，意在考量超临界CO₂技术在萃取葡萄籽油方面的作用。设计单因素实验，研究了萃取压力、萃取温度、CO₂流量以及停留时间对葡萄籽油萃取率的影响。单因素实验结果表明萃取压力对萃取结果的影响最为显著。萃取温度和CO₂流量对萃取率的影响都存在最佳值，当温度和流量超过最佳值，萃取率开始降低。在单因素实验的基础上进行响应面实验，采用中心复合设计进行实验方案设计以优化萃取葡萄籽油工艺。对响应面实验结果进行方差分析，建立多元回归模型，模型P值<0.0001，预测超临界CO₂萃取葡萄籽油的最佳萃取条件为：萃取压力28MPa、萃取温度321 K、CO₂流量15.5L/h，停留时间155min，萃取率达到14.12%。

对于应用于食品和医药等领域的N-乙烯基吡咯烷酮聚合物，要求N-乙烯基吡咯烷酮单体的纯度高于99.9%，但精馏法往往达不到要求。为了解决这个问题，本文采用结晶法对纯度为99.5%的工业级N-乙烯基吡咯烷酮进行提纯以制备纯度高于99.9%的医药级产品。考察了晶种添加量、晶种添加温度、降温速率、结晶终温、养晶时间、升温速率、发汗终温和发汗时间对最终产品的收率和纯度的影响，并确定了较为适宜的工艺条件：晶种添加量为原料质量的0.1%，晶种添加温度为11℃，降温速率为6℃/h，结晶终温为6℃，养晶时间为20min，升温速率为6~8℃/h，发汗终温为12℃，发汗时间为30min。在这些条件下通过单级结晶就可以将纯度为99.5%的N-乙烯基吡咯烷酮原料提纯至99.95%以上，收率大于74.5%。该方法相对其他分离方法具有较为明显的优势。

生物质水蒸气气化是有效的热化学转化手段，可将原材料转化为富氢合成气，气体应用更加广泛，有替代化石能源制氢的潜在价值。不同的生物质资源气化和产氢能力存在差异，物料的选择对气化制取富氢合成气至关重要，而调整气化操作参数包括反应温度、水蒸气加入量、催化剂和吸收剂等可进一步优化合成气质量，提升氢气含量。本文首先综述了不同操作条件对生物质水蒸气气化制取富氢合成气的影响。其次，介绍了生物质炭气化制取富氢合成气的研究现状，炭气化可制得高品质的富氢合成气，但过程受动力学限制，需要加入催化剂以提升炭气化速率。文中还简述了以钾盐为催化剂时的催化机理，并展望了富氢合成气的应用，包括制备高纯氢应用于燃料电池和制备合成天然气。

水合物生成诱导期是用于表征水合物生成过程的重要参数，其研究对于水合物风险控制和水合物技术应用具有重要意义。本文从研究方法、水合物客体分子类型、研究内容和诱导期分布等4个方面总结回顾了国内外近期开展的水合物生成诱导期研究概况，表明其主要围绕诱导期定性影响因素的分析和诱导期定量表征模型的建立两方面展开。介绍了诱导期的主要定性影响因素及其对诱导期的影响规律，阐述了不同类型诱导期定量表征模型的建立过程及其适用范围。结果说明，目前对于水合物生成诱导期定性影响因素的分析研究系统性不强，需要从微观角度对水合物生成及成核机理本质展开进一步研究，而所建立的诱导期定量表征模型也大都只适用于特定条件下的水合物生成诱导期预测。

利用水合物法捕获二氧化碳是当今世界的研究热点，但其应用受到了水合物的生成条件苛刻、生成速率缓慢等问题的限制，故需要利用特定促进剂来改善水合物法分离气体的性能。本文从动力学促进剂对二氧化碳水合物生成的影响效果和促进机理两个方面的研究进展进行了分析和介绍：在影响效果方面，主要阐述了不同类型动力学促进剂对水合物生成产生不同的影响以及在高浓度时对水合物生成产生的抑制作用，并分别分析了其原因；在促进机理方面，总结了国内外各学者的研究成果，并指出现有各种关于动力学促进剂促进机理的理论存在的不足。此外，还提出了未来关于二氧化碳水合物动力学促进剂的发展方向：一是着重研究动力学促进剂对水合物生成促进效果与其含有基团的关系；二是目前关于动力学促进剂促进水合物生成机理还没有统一定论，这可能是由于目前的研究主要集中在促进剂对水合物外部形态的改变而未探讨促进剂对水合物内部结构的改变，因此促进剂对水合物内部结构的改变上需进一步研究。

为探索小球藻在内光源气升式光生物反应器中的培养工艺，本文采用自行设计的50L内光源气升式反应器为实验装置，以藻细胞密度为考察指标，采用单因素法分别考察了内置光源波长、光源强度、光暗周期以及二氧化碳供应量对小球藻生长的影响。在此基础上，利用响应面设计法对工艺条件进行了优化，优化结果为：反应器内置光源为红蓝光，光照强度9615lux，光暗周期17.5h：6.5h，二氧化碳通气量为30L/h。在该优化条件下，进行3次验证实验，经15天培养，小球藻的收获藻细胞密度均值为5.48×10⁷ cells/mL，与预测值5.5×10⁷ cells/mL相近。收获小球藻干重为1.21g/L，相较优化前提高了157%。该结果为内光源气升式反应器在微藻培养的应用提供了重要的参考。

应用交流阻抗谱法（electrochemical impedance spectroscopy，EIS）研究温度、湿度和阴、阳极过量系数4种操作条件对质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）电化学阻抗的影响，并应用复合阻容并联等效电路对实验结果进行等效拟合。实验结果表明，PEMFC单电池的电流密度为1400 mA/cm²时，阴极过量系数对PEMFC单电池高频阻抗的影响最大，温度和湿度次之，阳极过量系数影响最小；不同操作条件的改变对高频阻抗谱中的欧姆阻抗的影响非常小，主要通过影响阴阳极法拉第阻抗来影响PEMFC单电池的输出性能；等效结果和实验结果在不同频率段的阻抗表现出一致的变化规律，各阻抗的误差值能够控制在2mΩ以内，可以有效地等效替代实验结果。

以SO₂为活性气体对3种不同的原始高硫石油焦进行活化形成高硫石油焦样品。采用比表面积及孔隙度分析仪、X射线光电子能谱分析和元素分析等仪器和方法研究样品的物理化学性质，在固定床实验装置上对样品的脱汞能力进行实验研究。结果表明，用SO₂气体改性石油焦的过程是一个有效的载硫过程；经过SO₂改性后的高硫石油焦表面负载有大量有机硫（噻吩），具有较强的脱汞能力；高硫石油焦表面的含硫量和硫形态对其吸附脱汞能力有很大影响，高硫石油焦表面的微孔结构和微观形貌也在一定程度上影响其脱汞能力；在一定温度范围内随着吸附温度的降低，改性高硫石油焦的Hg⁰穿透率呈下降趋势，即汞脱除性能不断增强。

油气生产、储运及CO₂管道输送的过程中易生成CO₂水合物，添加抑制剂是预防CO₂水合物生成的有效手段。为解决CO₂水合物堵塞问题，本文采用超声波处理后的凹凸棒石作为抑制剂，利用可视化高压反应釜实验装置，在初始条件3 MPa和2℃下，研究了添加浓度为0、0.05mg/mL、0.30mg/mL、0.50mg/mL、0.75mg/mL、1.00mg/mL和1.50 mg/mL的凹凸棒石对CO₂水合物生成动力学的影响。用压力变化法测定了水合物生成诱导时间，用动力学模型计算了水合物生成量，并分析了凹凸棒石影响CO₂水合物生成的微观机理。实验结果表明凹凸棒石能延长CO₂水合物生成诱导时间，浓度为0.75mg/mL时作用效果最佳，较纯水体系CO₂水合物生成诱导时间延长了200%；凹凸棒石能减少CO₂水合物的生成量，浓度为1.5mg/mL时作用效果最佳，与纯水体系相比减少了12.8%。凹凸棒石抑制水合物生成的微观机理主要是由于其独特的选择吸附性以及对传质传热的阻碍。研究表明以凹凸棒石作为CO₂水合物抑制剂效果良好，能有效延长其诱导时间，兼具经济性和环境友好的特点。

我国煤制天然气项目经过国家"十二五"时期进一步升级示范，工艺上取得了突破性进展。然而煤制天然气项目面临集成度不高，整体能耗较大的问题。高效回收利用变换单元放出的反应热是降低煤制天然气项目能耗的一条有效途径。本文首先建立了基于反应动力学的固定床反应器模型，在满足变换反应调整氢碳比要求下，通过对反应操作参数的优化，提高了系统（火用）输出。在对优化后变换单元过程能量分析的基础上，建立了新的变换单元热回收网络。实现了过程反应参数优化和换热网络的集成优化。新工艺的能效比现行工艺提高9个百分点，达到86.3%，投资增加了5.5%，投资回收期为2.1年。

水合物浆的流动特性对深水油气管道的流动安全保障和水合物法气体储运的工业推广具有重要意义。目前已有的水合物浆液流动特性数值模拟方法存在较多的缺陷及不足，为此本文引入了基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型。该模型重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚并效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数，可较好地描述管内水合物颗粒的流动行为。根据文献中的实验装置建立三维几何模型，利用Fluent 14.5软件对上述群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解，借此模拟流速及水合物体积分数对水合物浓度分布、水合物颗粒粒径分布和流动压降等水合物浆流动特性的影响。本文模拟结果与文献中相关实验数据吻合良好，可为水合物浆技术的规模应用提供借鉴。

Y型分子筛在催化裂化领域有着极其重要的应用，对其的介孔改性研究也引起了国内外研究者的广泛关注。本文综述了近年来Y型分子筛介孔改性的方法，指出了各种方法的优缺点，重点评述了高温水蒸气脱铝过程以及使用孔导向剂脱硅过程中介孔的形成机理，分析了通过脱铝和脱硅向Y型分子筛引入介孔时对其酸性和水热稳定性产生的影响。对介孔改性后的Y型分子筛的应用进行了总结，认为介孔改性的Y型分子筛将广泛应用于煤、生物质及其他含碳原料催化转化等领域。

采用导向剂法，以聚乙二醇-600（PEG-600）为形貌控制剂和分散剂，制备了具有薄片状形貌的小晶粒Y型分子筛。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、N₂吸附-脱附、吸附吡啶的原位红外和NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）技术对合成的Y型分子筛及制备的催化剂进行了表征。结果表明，所合成的Y型分子筛大部分呈薄片状形貌，相对于传统八面体形貌Y型分子筛来说，具有较高的外比表面积。1，3，5-三异丙基苯的催化裂化反应结果表明，与传统八面体形貌的Y型分子筛制备的催化剂相比，薄片状Y型分子筛具有较高的1，3，5-三异丙基苯裂化活性和裂化产物选择性。

采用"混炼-挤出-干燥-煅烧"工艺制备了不同废弃选择性催化还原（SCR）催化剂混掺比例的新催化剂样品，在自制实验台架上进行了脱硝性能和脱硝寿命评估实验。实验表明，当废催化剂混掺比例小于5%时，样品脱硝性能相比无混掺样品有轻微下降，催化剂脱硝效率随运行时间的衰减速率正常；当混掺比例大于5%时，催化剂样品脱硝性能大幅衰减，催化剂寿命缩短。结合N₂吸附-脱附、扫描电子显微镜（SEM）、X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）等表征手段分析，废催化剂的掺入会将碱金属、As等有害物质带入到高混掺量的样品中，导致催化剂脱硝性能下降；混掺比例高达15%时，15-cat样品表面复杂程度大幅下降，不利于SCR反应进行。实验论证了较高废弃催化剂混掺比例会严重影响制备所得新催化剂的脱硝性能。

将相对廉价的低碳烷烃经催化脱氢转变成高附加值的烯烃，并副产大量氢气，是石化资源高效转化与利用的有效途径。本研究针对自主研发的PBD型低碳烷烃脱氢催化剂，分别从催化剂密度、粒径分布及最小流化速度等多个方面进行了流化特性研究。结果表明，PBD型催化剂具有适宜的粒径分布与颗粒密度，属于Geldart A类颗粒，完全适用于循环流化床脱氢装置。此外，PBD型催化剂的磨耗率仅0.27%，是国内同类型催化剂磨耗率的1/8~1/4，可有望大幅度减少工业装置中催化剂的消耗量。

胶原蛋白具有强亲水性、优异的生物相容性、弱抗原性和易加工成型等独特的功能特性，已成为最有前途的绿色可再生材料之一。为了克服天然胶原蛋白材料热稳定性差、抗水性差、机械强度低、易酶解和易污染等缺陷，通常采用共价交联法、静电纺丝法、自组装法和相分离法等方法对胶原蛋白进行加工处理。本文首先介绍了胶原蛋白基生物功能材料的4种方法的制备原理，描述了4种方法的研究现状，指出了4种方法各自的优点和缺点，然后比较了4种方法的制备工艺、制备材料的结构和功能差异，最后展望了胶原蛋白基生物功能材料的研究前景。结果表明：胶原蛋白基生物功能材料作为清洁可再生材料在智能纳米药物载体、微型生物反应器、传感器、人造光俘获系统等领域具有广阔的应用前景。

纤维素自组装材料具有可再生、生物相容性好、可生物降解且力学性能高的优点，是最有潜力的绿色材料之一。纤维素及其衍生物可直接与第二组装单体构筑纤维素自组装材料，也可利用化学修饰研究改性后的纤维素及衍生物的自组装行为，其中改性处理是最主要的构筑方式。本文着重介绍了纤维素及纤维素衍生物的改性与自组装，对比分析了长碳链疏水化、乙烯基类单体原子转移自由基聚合、脂肪族聚酯单体开环聚合、氨基酸单体可逆-加成断裂链转移聚合改性合成组装分子的原理与特点，综述了组装分子在水体系和非水体系中构筑纤维素自组装材料的最新研究状况，指出纤维素及纤维素衍生物改性后构筑的组装材料具有智能响应性，可通过外界环境变化（如温度、pH、CO₂等）调节纤维素自组装形态，在药物控释、生物传感器及生物膜材料方面有潜在的应用价值；最后对纤维素自组装材料的可增长点进行了展望。

随着工业化的发展和大量化石燃料的消耗，大量的CO₂气体排放到大气中并引发了一系列严重的环境问题，而采用燃烧后CO₂捕集技术可以有效地应对这一问题。寻找一种高效吸附、稳定、价格低廉的固态吸附材料对于开展燃烧后CO₂捕集系统的研究具有重要的实际意义。近年来，胺基固态吸附材料因其高CO₂吸附能力和高吸附选择性成为研究的热点。本文综述了近年来国内外学者对不同胺基固态吸附材料在合成方法、载体材料选择以及性能测试等方面进行的研究，重点讨论了以沸石分子筛、介孔硅分子筛、多孔碳和金属有机骨架为载体的胺基固态吸附材料对CO₂的吸附行为，并指出多孔载体材料的结构改进及有机胺和促进剂的合理选择将会成为未来胺基固态吸附材料的重点研究方向。

纳米氧化锌（ZnO）是一种广泛使用的多功能材料。本文介绍了ZnO的性质和应用，并阐述了表面修饰的重要性。表面修饰会引起ZnO粒径、缺陷和表面化学性质变化。在对表面修饰方法作简单分类后，结合应用综述了表面修饰对ZnO光学性质、抗菌性、生物毒性以及对ZnO/聚合物纳米复合材料性质的影响，并从不同角度分析其原因。适当的表面修饰可提高ZnO的稳定性和分散性，增强其抗紫外、光催化、光致发光和抗菌性质，降低其毒性，并能调控和协调其性质，而不当的表面修饰会导致ZnO性质劣化。然而，要全面和准确地预测并实现表面修饰的优势效果仍面临较大挑战。在表面修饰剂和表面修饰方法的选择、表面修饰剂体系的建立、表面修饰机理及性能优化等方面还需要更深入系统的研究。

金属有机骨架材料（MOFs）由于其高比表面积、可调孔结构以及多样的组成等引起了学者们的极大关注，尤其在电化学储能领域取得了较大的研究进展。本文综述了近几年MOFs基材料在锂硫电池、锂离子电池和超级电容器等电化学储能领域中的应用。详细介绍了MOFs及其复合材料作为锂硫电池正极载体时与活性物质的作用机理，探讨了MOFs对活性物质硫的物理封装和化学配位作用。此外，阐述了MOFs衍生碳材料因独特孔结构、较强导电性和丰富活性位点等作为电极材料时对电池性能的提升。最后对MOFs基材料在电化学储能中的研究前景作出了展望，指出MOFs基材料中杂原子比例的控制和孔道设计是未来研究的重点。

碳化物衍生碳（CDC）是近年来开发的一种具有纳米结构的新型多孔碳材料。该材料是将碳化物前体通过物理（如热分解等）或化学（如卤化等）过程，由表及里逐层刻蚀掉非碳原子得到的，可以实现原子水平上的调控。本文介绍了CDC的制备工艺、性质（孔和形貌）及其在吸附领域中的应用。结果表明，可以通过控制刻蚀温度、碳化物前体、后处理等合成条件实现CDC比表面积大范围可调、孔径及孔径分布等微观结构精确可控，得到从无定形碳到高度有序的石墨、碳纳米管或石墨烯等多种结构。最后指出了解制备过程-结构-性质之间的关系有利于精确调控CDC以满足特定应用的要求。

以三硝基甲苯（TNT）为模板分子，丙烯酰胺（AM）为功能单体，采用沉淀聚合法制备分子印迹聚合物MIP。通过紫外光谱法研究TNT和AM之间的相互作用，结果表明TNT与AM之间作用力较强，有助于形成结构稳定、亲和性强的聚合物；利用扫描电镜观测不同制备条件下印迹聚合物的表观形貌，发现乙腈用量为100mL，缓慢的搅拌速率下制备的聚合物形貌较优异；利用红外光谱分析聚合物的结构特征，验证印迹聚合物的制备与模板分子的洗脱；平衡吸附实验表明，MIP对TNT的吸附存在两种作用位点并且吸附量随TNT初始浓度增加而增加；动力学吸附实验发现印迹聚合物对TNT的吸附速率远大于非印迹聚合物；选择性吸附实验中，MIP对TNT表现出较好的特异吸附性能，而对于TNT的结构类似物DNT、RDX吸附能力较差。

以五水四氯化锡（SnCl₄·5H₂O）和乙酸锌[Zn （AC）₂·2H₂O]为原料，氢氧化钠（NaOH）为沉淀剂，采用简单的水热法，使二氧化锡（SnO₂）纳米颗粒锚定在蚕蛹状氧化锌（ZnO）表面，一步成功合成了二氧化锡/氧化锌（SnO₂/ZnO）复合材料。采用X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）和氮气吸附脱附仪（BET）对材料的结构和形貌进行了表征，研究并讨论了温度、乙醇浓度等因素对SnO₂、ZnO及SnO₂/ZnO复合材料气敏性能的影响。结果表明，所得样品为SnO₂纳米颗粒与蚕蛹状ZnO的复合物，SnO₂纳米颗粒较均匀地负载在ZnO表面。SnO₂/ZnO复合材料气敏元件在最佳工作温度为240℃时，对200μL/L乙醇的灵敏度达到39.68，与SnO₂（24.53）及ZnO （17.8）相比，气敏性能得到了很大的提高。

采用自制的高温激光石墨化平台对聚丙烯腈（PAN）基碳纤维进行石墨化处理，分别在不同激光功率和不同牵伸力条件下制备了多种碳纤维实验样品，利用拉曼光谱和XRD射线衍射研究了不同条件下碳纤维样品的化学结构和微观结构。结果表明：在牵伸力不变时，随着激光功率的增大，碳纤维石墨化程度提高，当激光功率增大到一定值时，单方面继续提高激光功率对于提高碳纤维石墨化程度的影响将变小；在激光功率一定时，随着牵伸力的增大，石墨微晶尺寸L_c、L_a均逐渐增大，而d₀₀₂和取向角逐渐减小，在激光石墨化过程中，施加一定的牵伸力可以促使碳纤维中的石墨微晶沿纤维轴方向择优取向，改善微晶尺寸、减少石墨微晶层间距、提高微晶堆砌层数。

以马来酸酐（MA）为功能性单体，通过自由基反应制备了马来酸酐功能化的多壁碳纳米管（MA-MWCNT）；以MA-MWCNT、环氧树脂、蓖麻油酸改性的四乙烯五胺固化剂、釉粉、水为原料，通过悬浮乳液聚合法制备了功能化碳纳米管/环氧树脂多孔复合材料。采用拉曼光谱、X射线衍射、红外光谱、X射线光电子能谱对功能化的碳纳米管进行了表征和测试。采用扫描电镜（SEM）、表面电阻测量仪、矢量网络分析仪对复合材料的表面形貌、电导率和电磁屏蔽性能进行了测试。结果表明：马来酸酐功能化单体的引入能够很好地改善碳纳米管的分散性能及材料的电磁屏蔽性能；随着碳纳米管含量的增多，复合材料的电导率增大，电磁屏蔽效能峰值增大，材料的电磁屏蔽性能增强；加入功能化的碳纳米管比加入未功能化碳纳米管的电磁屏蔽性能高，多孔复合材料比无孔复合材料的电磁屏蔽性能高。当加入功能化的碳纳米管的量为3%时，制备得到的多孔材料电磁屏蔽性能最佳，其电磁屏蔽性能峰值达到31.1dB。

提出了一种超疏水聚偏氟乙烯（PVDF）复合微孔膜的制备方法。以相转化法制备的PVDF膜为基膜，通过恒压过滤将多壁碳纳米管（MWCNTs）沉积到PVDF基膜表面，再经聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液修饰，可制得接触角达162°、滚动角约10°的PVDF复合微孔膜。用原子力显微镜和扫描电镜对膜表面进行结构分析，并测试了膜的接触角、气通量和机械强度等性能，考察了MWCNTs及PDMS浓度对膜结构和性能的影响。研究表明，CNTs在具有微米级粗糙度的基膜上强化了纳米结构，提高了膜的粗糙度，PDMS降低了膜的表面能，二者协同作用使复合膜的接触角大幅提高，滚动角显著下降。与高度疏水的PVDF基膜相比，PVDF复合膜的疏水性大幅提高，断裂伸长率加倍，在模拟海水真空膜蒸馏过程中，保持了较高的传质通量和截留率，具有更好的操作稳定性和抗污染性能。

鉴于石墨烯高导热性能的特点，将石墨烯纳米流体作为相变材料有望提高蓄冷效率。本文对水基石墨烯纳米流体相变材料的凝固特性进行了数值研究，采用焓-多孔度法追踪固液相界面，分析了石墨烯纳米片质量分数、蓄冷腔体尺寸和几何形状对凝固时间和相界面演化的影响。结果表明，相变材料凝固所需时间随着石墨烯纳米片质量分数的增大显著降低，对于直径为72mm的圆形蓄冷腔体，质量分数为1.2%的石墨烯纳米流体相变材料与去离子水相比凝固时间降低了30.1%，与已有的实验结果相符；随着圆形蓄冷腔体直径减小，石墨烯纳米流体凝固所需时间显著降低，但石墨烯纳米片对凝固的强化作用减弱；在腔体等截面积的情况下，三角形腔体内凝固过程的相界面移动速率明显大于圆形和方形腔体、更有利于促进凝固过程，3种形状腔体内初期凝固都发生在腔体底部、凝固中期相界面形状与腔体本身形状相似、凝固后期相界面趋近于圆形。

研制了一种用于相变温度在2~8℃的医药冷藏运输系统的二元有机复合相变材料，该材料由正辛酸与肉豆蔻酸按比例混合而成。首先通过理论计算预测二元混合物的共晶点，确定它的低共熔混合物的比例、相变温度以及潜热值，然后围绕共晶点比例配制了6种不同比例的混合物。使用步冷曲线法测得正辛酸与肉豆蔻酸的低共熔点温度为6.2℃，过冷度为0.5℃，其质量比为87：13。经过差示扫描量热仪（DSC）测得复合相变材料的相变温度为7.13℃，相变潜热为146.1J/g，热导率为0.2832W/（m·K）。对正辛酸-肉豆蔻酸复合相变材料进行40次、80次的循环充放冷实验，发现其相变温度和潜热值均未发生明显变化。实验结果表明，该材料在蓄冷系统尤其是医药冷藏运输系统中有着很大的应用潜力。

为了高效制备红景天苷，采用水相原位聚合的方法制备β-葡萄糖苷酶纳米凝胶作为催化剂，以葡萄糖和酪醇为底物，在非水相体系中通过逆水解合成红景天苷。对酶纳米凝胶的耐受性以及影响合成红景天苷的多种因素如反应体系的有机溶剂种类、含水量、加酶量、pH、温度和底物浓度等作了考察。实验结果表明：由于酶纳米凝胶能够有效增强酶的热稳定性和有机溶剂耐受性，非常适合β-葡萄糖苷酶逆水解合成红景天苷反应的进行；优化后的合成条件表明以叔丁醇作为有机溶剂，反应体系含水量为5%，加酶量4.0U/mL，体系pH6.0，反应温度60℃，葡萄糖和酪醇的浓度分别为300mmol/L和900mmol/L，经过96h的反应，红景天苷浓度为71.13mmol/L，收率达到23.7%。本研究提供了酶法合成红景天苷更高效的新方法。

药物普纳替尼（Ponatinib）对野生型和T315I突变型BCR-ABL1激酶均有较强抑制作用，然而其抑制机理仍然未知。为了更好地了解Ponatinib与BCR-ABL1激酶的作用机理，本文首先运用分子动力学模拟方法研究Ponatinib对BCR-ABL1激酶构象变化的影响，然后采用MM-PBSA方法计算复合物的结合自由能。结果表明：Ponatinib诱导野生型BCR-ABL1激酶P-loop和铰链区相互靠近，导致野生型激酶结合口袋关闭，有利于激酶与药物结合；而Ponatinib诱导T315I突变型BCR-ABL1激酶P-loop和铰链区相互远离，导致T315I突变型激酶结合口袋打开，对激酶与药物结合不利；Ponatinib与野生型以及T315I突变型BCR-ABL1激酶的结合自由能分别为-58.57 kcal/mol和-43.54kcal/mol，Ponatinib对野生型BCR-ABL1激酶的抑制能力明显强于T315I突变体，与文献报道的实验抑制活性结果一致。研究结果对认识靶点蛋白和抑制剂分子机制以及设计新药有重要意义。

以2，2-偶氮二异丁腈为引发剂，苯乙烯磺酸钠（SSS）、甲基丙烯酸-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯（TMPM）为单体，采用自由基聚合的方法制备出无规共聚物P （TMPM-co-SSS）。然后用3-氯过氧苯甲酸将其氧化为含氮氧自由基的共聚物P （TMA-co-SSS）。最后用盐酸酸化，得到含氮氧自由基和磺酸基的双功能共聚物P （TMA-co-HSS）。在NaClO油水两相氧化体系下，研究了P （TMA-co-HSS）对苯甲醇的选择性催化氧化性能。结果表明，P （TMA-co-HSS）催化性能较好，收率最高可达89%，并且回收方便，重复使用3次活性未见明显降低。同时研究了P （TMA-co-HSS）作为固体酸催化剂在合成N-（乙氧基亚甲基）苯胺反应中的催化性能，并与对甲苯磺酸和聚苯乙烯磺酸的催化性能进行了对比。结果表明，P （TMA-co-HSS）催化性能优异，收率可以达到97%，远高于聚苯乙烯磺酸，与对甲苯磺酸相当，而且循环使用5次后，收率未见明显降低。

综述了近年赤泥在有价组分回收、污水处理、气体净化、催化材料、建筑材料及土壤改良等方面的机理研究和应用进展，通过赤泥理化特征分析阐述其各个应用方向的优势及前景。指出造成目前赤泥综合利用率低的最大因素是赤泥中含有大量碱性物质和重金属等，由此突出介绍了赤泥脱碱技术及赤泥毒性浸出研究。总结了国内外赤泥资源化途径较为分散、对赤泥利用的系统研究不足、未真正实现赤泥最大程度资源化也未解决当前赤泥造成的现实及潜在环境安全等问题。立足赤泥处置的"减量化、无害化和资源化"原则，并基于我国国情提出了"气体净化-资源回收-制备建筑材料"赤泥综合治理利用技术路线，为大规模工业固废-赤泥的资源化利用提供了新的研究和工业化思路。

硅基材料具有高比表面积、多介孔孔道及良好的热稳定性，将其作为吸附剂能够解决许多环境保护问题，因此近年来受到人们的广泛关注。本文主要综述了硅基材料对废水中镉离子吸附的研究进展，对比分析了有机物、无机物、聚合物等不同改性硅材料对溶液中镉离子的去除能力及吸附机理，并通过吸附等温线与动力学模型比较了各类吸附剂的吸附容量及吸附过程。分析表明，材料表面亲水性及官能团的增加有利于去除水体中的镉离子，指出制备高选择性、高吸附量的材料以及提高可回收性将是硅基材料改性修饰的研究热点。此外，提出了一些工业副产品及生物吸附剂对镉离子同样有良好的吸附能力，制备以工农业废弃物为原料的新型硅材料也将成为硅基吸附剂的一个主要研究方向。

近年来，面对大气污染日益严峻的现状，用于燃煤烟气中氮氧化物减排控制技术的研发显得尤为关键。乙二胺四乙酸铁络合物（Fe （Ⅱ） EDTA）络合脱硝法由于吸收速率快、络合容量大以及可应用于脱硫被广泛研究。但是Fe （Ⅱ） EDTA易被氧气氧化为Fe （Ⅲ） EDTA，从而失去对氮氧化物的络合能力，因此为了提高Fe （Ⅱ） EDTA脱硝效率，Fe （Ⅱ） EDTA再生十分必要。本文综述了Fe （Ⅱ） EDTA再生技术，详细介绍了含硫化合物、金属粉末、尿素、有机物、催化剂以及微生物再生Fe （Ⅱ） EDTA的原理，并阐述了各种再生技术的技术特点，指出了各种再生方法的优势与不足，并对各种再生技术工业化现状进行了分析。最后指出微生物再生Fe （Ⅱ） EDTA是前景较好的再生技术，研究好氧微生物菌种再生Fe （Ⅱ） EDTA以及微生物再生Fe （Ⅱ） EDTA的设备，发展一套高效的微生物再生Fe （Ⅱ） EDTA与湿法脱硝一体化吸收工艺，是再生Fe （Ⅱ） EDTA技术未来的发展方向。

含酚废水对环境和生物有较大危害，是一种常见的化工废水。活性炭作为良好的吸附剂被广泛用于污水处理，也常被用于吸附处理含酚废水。最新的研究集中于开发利用各种含碳原材料，并探究活性炭制备和改性方法，以改善活性炭对酚类的吸附性能。部分机理研究则关注活性炭的孔隙结构和表面官能团及其对吸附酚类性能的影响。本文从活性炭的制备和改性出发，归纳整理活性炭吸附酚类的特性和机理，分析吸附过程的主要影响因素，并对研究发展方向进行推论和展望。分析表明含碳量高的原材料适合制备活性炭，尤其是含碳废弃物。活性炭的苯酚吸附性能受比表面积和表面官能团的共同影响，这对于活性炭的制备和改性有指导意义。活性炭吸附苯酚的具体应用中，需要控制粒度、pH、温度、吸附时间和竞争吸附等影响因素。

含铬制革废弃物经过适当处理可以回收其中的能量、重金属铬和胶原蛋白，但目前不合理的处置造成了环境污染及资源浪费。本文简述了含铬制革废弃物的来源和处置现状，综合国内外最新的含铬制革废弃物处理的文献，系统总结了含铬制革废弃物处理方式的相关研究，将处置方式分为直接处理和间接处理两大类分别进行阐述，详细介绍了吸附剂、热解、焚烧这3种直接处理方式及氧化法、酸水解法、碱水解法、酶水解法这4种间接处理方式，分析了每种处置方式的原理、存在的优缺点和应用前景，简述了各种处置方式的主要作用以及优缺点对比。最后提出了含铬制革废弃物处置的研究思路，特别是开展含铬制革废弃物热解和焚烧过程中燃烧和污染物排放机理研究。

通过氯化镁在碱性条件下经搅拌生成氢氧化镁处理活性橙染料模拟配水，研究了搅拌条件对氢氧化镁混凝性能和絮体特性的影响。以絮凝指数FI与zeta电位为考察指标，对絮体形成机理进行了探讨，并对絮体形貌进行观察，旨在揭示絮体形成过程与絮凝效果的关系。结果表明，延长快速搅拌时间有利于絮体形成，以搅拌45s为最佳，再延长则会导致絮体被打碎，脱色处理效果变差；慢速搅拌时间以3min为最佳，过长也会导致絮体破碎。在最佳搅拌时间基础上发现搅拌速度也是影响混凝性能和絮体特性的主要因素。快搅或慢搅搅速过低，则不利于形成絮体或絮体增长；若搅速过高，形成的絮体会被打碎，这些都使得脱色处理效果变差。实验条件下，在Mg²⁺计投加量为150mg/L时，以转速250r/min或速度梯度G值126.3，快速搅拌45s，之后转速60r/min或G值18.5，慢速搅拌3min，氢氧化镁混凝性能最佳，可充分发挥其吸附、电性中和、卷扫与网捕作用，对活性橙染料配水的色度去除率达到95%以上。

以共沉淀法合成的Fe₃O₄为载体，在常温常压下，利用浓硫酸蔗糖碳化法制备出Fe₃O₄@C磁性复合材料，通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和磁学测量系统（MPMS）手段对合成的磁性复合材料进行表征，并研究了Fe₃O₄@C对水中亚甲基蓝的吸附性能。考察了吸附剂用量、溶液pH、吸附温度、震荡时间等因素对吸附过程的影响。结果表明，Fe₃O₄@C表面分布有大量不规则的孔道，其饱和磁化强度为18.45emu/g；当亚甲基蓝初始浓度为100mg/L，吸附剂加入量1g/L，吸附时间150min，吸附温度25℃，pH=12时，得到吸附容量为96.74mg/g。Fe₃O₄@C对水中亚甲基蓝的吸附符合Langmuir模型，吸附过程动力学符合准二级动力学方程，吸附过程是吸热及熵增加的过程；Fe₃O₄@C经过稀硫酸溶液解吸之后可以重复利用。

随着工业的发展，环境问题日趋严重，而二价汞污染作为环境问题之一受到越来越多的关注。本文采用过体积浸渍法制备了铜基和铁基[CuCl₂，FeCl₃，Cu （NO₃）₂]改性的活性炭，考察了不同浓度以及煅烧温度制备的改性活性炭对模拟烟气中二价汞（HgCl₂）脱除性能的影响。通过吸附穿透实验的对比研究得出，无论是铜基或铁基改性的活性炭都对含氯化汞烟气有很好的吸附效果，并且300℃焙烧的0.01mol/L的氯化铜改性活性炭是深度脱除含氯化汞烟气效果最好的改性活性炭，其吸附量达到了4.55mg/g。在此基础上，进一步利用了XRD、BET、XPS常用表征手段研究了改性前后活性炭的物理化学特性，证明了铜基、铁基改性活性炭吸附氯化汞都是物理吸附与化学吸附共同作用的结果，并给出了相应的解释，以期为后续的科学研究提供一定的思路。

低温污水生物反硝化脱氮效果差，投加氧化还原介体有利于反硝化过程，不同碳源对反硝化脱氮过程有不同影响。本文考察了不同碳源（丙酸钠、甲醇、乙醇及乙酸钠）对低温投加氧化还原介体1，2-萘醌-4-磺酸盐（NQS）污水生物反硝化脱氮过程的影响。以硝态氮、总氮、亚硝态氮浓度、去除率和脱氮速率、化学需氧量（COD）、氧化还原电位（ORP）的变化对不同碳源的影响进行了表征，发现丙酸钠为碳源时的反硝化速率最高，最高为7mgNO_x^--N/（gVSS·h），分别是甲醇[0.88mgNO_x^--N/（gVSS·h）]、乙醇[2.72mgNO_x^--N/（gVSS·h）]和乙酸钠[1.97mgNO_x^--N/（gVSS·h）]为碳源时的8倍、2.6倍和3.6倍；硝态氮的最大去除率为61.5%，分别是甲醇（8.9%）、乙醇（6.6%）和乙酸钠（15.3%）为碳源时的6.9倍、9.3倍和4倍；总氮的最大去除率为47.4%，分别是甲醇（9.1%）、乙醇（10.3%）和乙酸钠（10.3%）为碳源时的5.2倍、4.6倍和4.6倍。

以聚乙二醇400（PEG400）为溶剂，氨基酸类离子液体（AAILs）作为化学吸收剂的混合体系具有蒸汽压极低、热稳定性好、黏度和再生能耗低、CO₂吸收量和选择性高等优点，适用于燃烧前CO₂捕集过程的高温高压吸收条件。本文采用压降法，测定了以四正丁基膦（[P₄₄₄₄]⁺）为阳离子，甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）和脯氨酸（Pro）作为阴离子的3种氨基酸类离子液体的混合溶剂体系对CO₂的吸收速率，并建立了该无水体系的CO₂吸收动力学模型。对于反应速率而言，在333.15K时，[P₄₄₄₄][Gly]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Pro]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Ala]-PEG400，温度升高至373.15K时，[P₄₄₄₄][Pro]-PEG400 > [P4444][Gly]-PEG400 > [P₄₄₄₄][Ala]-PEG400；根据相关吸收动力学参数，推测出CO₂在AAILs-PEG400中的反应均为快反应。通过研究其吸收动力学，获得了关键的吸收动力学数据，为后续的工业开发设计提供基础数据和设计依据。

船用海水淡化装置是远洋船泊的必备设备之一，对产水水质特性及经济性进行研究具有重要的意义。本文设计搭建了一套板式蒸馏造水机性能测试平台，对系统产水pH和电导率随真空度变化规律以及进料水盐度和真空度对产水溶解性固体总量（TDS）的影响进行了研究，同时建立淡水成本数学模型探讨真空度和进料水流量引起的淡水产量变化对造水成本的影响，并进一步分析了油价、水价和渔船航行距离对淡水成本的敏感性问题。结果表明：真空度一定的情况下，进料水盐度升高，系统产水的TDS增大；真空度变化对系统产水pH影响不大，而对系统产水电导率、TDS和淡化水成本影响较大，且随着真空度的升高呈减小趋势。进料水流量为150L/h时，系统产水率最优造水成本最低，造水成本差价对油价的敏感性最高并且造水成本始终低于渔船运输淡水成本。