FeCu-ZSM-5杂双金属分子筛因在NH₃选择催化还原（NH₃-SCR）反应中表现出互补优势和协同效应而展现出广阔的应用前景，然而，其制备面临着原料和能源消耗高及污染严重的问题。基于此，开展了以天然矿物为原料无模板剂绿色制备等级孔FeCu-ZSM-5分子筛新工艺的合成研究。在合成过程中以天然矿物为全部硅铝铁源，无外加任何有机模板剂，采用晶种导向合成等级孔FeCu-ZSM-5分子筛。系统考察合成过程关键影响因素，进而确定了最佳的合成条件。考察所制得的等级孔FeCu-ZSM-5分子筛的NH₃-SCR性能，并结合一系列表征手段探究等级孔FeCu-ZSM-5分子筛的构效关系。结果表明，Cu的加入可以显著提高FeCu-ZSM-5分子筛的低温脱硝活性，从而拓宽其温窗。Cu的引入不影响FeCu-ZSM-5的拓扑结构，但可对Fe和Cu在分子筛中的位置和分布、分子筛的还原性和酸性进行调控。较高占比的骨架Fe和孤立Cu²⁺、良好的氧化还原能力和适宜的酸性共同促使FeCu2-ZSM-5分子筛呈现最优异的脱硝性能。

将市政污泥与木屑共热解，采用不同活化剂（KOH、K₂CO₃）和不同活化方法（球磨活化、浸渍活化）将其活化改性，制备出一系列污泥-木屑基活性炭，并通过吸附实验研究苯系VOCs在所制备炭材料上的吸附行为。研究发现，所制备的4种污泥-木屑基活性炭均含有丰富的微孔和介孔结构，其中KOH球磨改性共热解炭（H-SBBC）拥有最高的比表面积（1640.21m²/g）和孔容（1.0384cm³/g），其表面呈现更利于气态污染物吸附的蜂窝状三维孔道结构。动态吸附实验结果显示，H-SBBC对甲苯和对二甲苯的饱和吸附容量最高，分别为270.80mg/g和312.86mg/g，其良好的吸附性能来源于发达的孔洞结构和丰富的表面官能团。静态吸附实验结果显示，甲苯和对二甲苯在H-SBBC上的吸附过程符合L-F模型，吸附过程以物理吸附为主，其中H-SBBC与对二甲苯的亲和力更高。H-SBBC在循环6次后，对甲苯和对二甲苯的吸附容量仍保持在85%以上，拥有良好的再生性能，具有较高的工业应用潜力。

过碳酸钠（SPC，Na₂CO₃·1.5H₂O₂）作为固体过氧化氢，近年来受到越来越多的关注。在此，通过简单的方法制备了具有丰富活性位点的纳米管状钴氮碳催化剂（Co-N-C），并用于活化SPC以有效去除四环素（TC）。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）对材料形貌进行表征。通过X射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析元素分布和价态变化。表征结果表明合成了具有丰富活性位点的纳米管状Co-N-C。在TC浓度10mg/L，SPC浓度为2mmol/L，Co-N-C含量为0.2g/L，pH为7的条件下，在20min内几乎实现了TC的100%降解。自由基淬灭实验和EPR测试表明Co-N-C/SPC系统中的 ·OH、·CO₃^-和·O₂^-为TC降解的主要活性物质。反应前后钴元素价态变化以及Co²⁺/Co³⁺循环过程促进了SPC的活化，三维荧光光谱分析表明TC在Co-N-C/SPC体系中被降解。

伴随着工业化的快速发展，环境污染问题日渐突出，含油污水因其来源广、处理量大、处理困难而备受关注。由于其来源广泛、组分复杂，给生态环境和人体健康造成了很大的威胁。针对这类含油废水，传统的处理方法存在材料不可回收、耗能高、易造成二次污染等缺点。针对上述问题，开发高效、便捷且绿色环保的油水分离材料成为了油水分离领域的一个重点研究方向。受自然界超浸润现象的启发，以海藻酸钠（SA）为基材，加入二氧化钛（TiO₂）纳米颗粒为异质增强体，通过定向冷冻/冷冻干燥和离子交联的方法制备出了SA/TiO₂（ST）复合多孔材料。分析了ST复合多孔材料的物理特性、化学特性和微观形貌及其在油水分离中的应用效果。TiO₂纳米颗粒的添加，在ST多孔材料表面构筑出微纳米粗糙结构，可以形成固相-水相的复合拒油层；减小了油与ST复合多孔材料的接触面积。ST复合多孔材料对不同油类的油水分离效率达到99.6%以上，且在任何环境下都保持高效并可重复利用，在油水分离领域具有广阔的应用前景。

提高太阳光吸收能力和电荷分离效率对TiO₂基光催化剂实现高效CO₂光还原具有重要意义。通过在TiO₂纳米片同步引入氧空位和Au团簇，构建了TiO_2-x -Au团簇。TiO_2-x 与Au团簇之间的协同作用增强了可见光吸收、光诱导电荷分离和迁移过程，这对促进CO₂光转化具有重要意义。合成的TiO_2-x -Au团簇增强了光催化CO₂还原为CO的能力，其中TiO_2-x -Au_4.985团簇的光催化性能最好，CO产率9.45μmol/(g·h)明显优于纯TiO_2-x 和TiO₂。本研究为开发新型TiO₂基光催化剂提供了新的见解和启示。

通过热收缩聚合浸渍法合成了不同质量分数的铁基氮缺陷三维氮化碳催化剂［Fe(Ⅲ)/3D CN-Nv］，构建了光催化与Fenton技术耦合的光催化自Fenton体系，用于高效降解难处理的盐酸四环素污染物。结果表明，在可见光照射下，1.5% Fe(Ⅲ)/3D CN-Nv催化剂在60min内实现了75.8%的去除率，是bulk g-C₃N₄的6倍，较未浸渍Fe(Ⅲ)催化剂高1.8倍。性能提升主要归因于Fe－N键的形成，促进了Fe³⁺/Fe²⁺的电子转移，提高了光生电子的分离效率。此外，该体系在可见光下原位生成H₂O₂，并与Fe²⁺反应生成·OH，实现高效降解。通过优化pH及Fe负载量，确定了最佳反应条件，并明确了主要活性物种。该催化剂体系在环境污染治理中展现出广阔的应用前景。

为改善BiOBr光催化效率和可回收性，以电纺聚乙烯醇（PVA）/SiO₂有机-无机杂化纳米纤维为载体，采用溶剂热法在纤维表面生长无定形TiO₂（A-TiO₂）掺杂的BiOBr（命名为A-TB），成功制备了一系列A-TB@PVA/SiO₂复合纳米纤维光催化剂，并探究了其对罗丹明B（RhB）的光催化降解性能。结果表明，A-TiO₂的引入可有效抑制光生载流子复合，提高光催化活性。其中，A-TB0.75@PVA/SiO₂在180min内对RhB的可见光驱动光催化降解率达82.5%，比未掺杂A-TiO₂提升了1倍。同时，因负载在纳米纤维上增加了活性位点的暴露数量，A-TB0.75@PVA/SiO₂的光催化速率是粉体A-TB的2.93倍。此外，经5次循环使用后，光催化活性仅降低了约7%，表明该材料具有良好的稳定性和可重复性。本研究为构建可回收BiOBr基高效光催化剂提供了一种有效策略。

利用风能、太阳能等可再生能源产生的电能将CO₂电催化还原为高附加值材料和化工原材料，是实现碳平衡的有效途径。通过Sonogashira-Hagihara偶联反应在CoTBrPP金属卟啉结晶体表面接枝炔基聚合物，合成了新型的CoTBrPP-PTAB-Cu催化剂（PTAB为三乙炔苯聚合物）。该催化剂对甲烷具有较高的选择性，在电流密度为-200mA/cm²时，甲烷的法拉第效率可达54.6%。实验证明，在金属卟啉结晶体表面通过接枝反应包覆PTAB，可以有效改善金属卟啉的亲疏水特性，进而减少HER的竞争反应。同时，偶联反应过程中引入的铜离子可与卟啉中心的金属离子相互作用，实现对电催化CO₂还原产物的调节。这项工作为设计和制备高性能的金属卟啉基催化剂，为实现CO₂到高附加值的烃类化合物提供了一种新的思路。

类芬顿反应中，铁基催化剂活性中心所在的化学环境对体系的反应机理具有深远的影响。基于该影响，本研究通过使用吸电子有机物硝基对苯二甲酸（NTPA）对二维层状铁基材料FeOCl表面进行修饰，制备出易分离回收的铁基催化剂（NTPA-FeOCl），利用SEM、XRD、XPS、FTIR表征分析其形貌和微观结构，通过活化过一硫酸盐（PMS）降解对乙酰氨基酚（ACT），来评价其催化性能。另外，通过控制实验变量和引入不同抗生素、内分泌干扰物、护理品类有机污染物，系统考察了NTPA-FeOCl活化PMS体系降解有机物的效能、特点。结果表明，在NTPA-FeOCl投加量0.2g/L，PMS浓度2mmol/L，以及初始pH=7.0的条件下，ACT（0.1mmol/L）可在30min内降解99.69%，且体系对不同有机物的降解表现出选择性。淬灭实验结果表明，体系内ACT的降解由自由基和非自由基共同完成，但单线氧是主导活性氧物种，因此进一步证明了体系对富电子型有机物的选择氧化性。NTPA修饰后，FeOCl表面部分Fe原子呈现缺电子状态，吸引PMS端头O原子发生反应，从而提高了体系内单线氧的生成量，强化了有机物降解的非自由基路径。

针对传统钛基MXene材料Hg(Ⅱ)吸附性能低的瓶颈，通过简单的冻结诱导共组装法将钛基MXene分散液与水性聚氨酯交联，成功制备了MXene气凝胶，考察了其对模拟含汞废水中Hg(Ⅱ)的吸附性能及溶液初始pH、重金属离子、阴离子等因素的影响，并进行了吸附动力学和吸附等温线拟合。此外，借助相关表征手段分析了MXene气凝胶的理化特性，初步讨论了Hg(Ⅱ)的吸附机理。结果表明，MXene气凝胶在pH为5~11的范围内表现出高效的Hg(Ⅱ)吸附性能和良好的抗杂离子干扰能力，其对Hg(Ⅱ)吸附过程更符合准一级动力学模型，q_e为150.89mg/g。Langmuir模型能够较准确地描述Hg(Ⅱ)的吸附行为，该吸附过程属于单分子层吸附。表征结果证实MXene气凝胶Ti₃AlC₂相中的Al层被表面活性官能团（—O、—OH等）取代，为Hg(Ⅱ)吸附提供了丰富的活性位点，Hg(Ⅱ)主要与—O、—OH等官能团经表面络合作用被吸附去除。研究成果为MXene气凝胶在燃煤电厂脱硫废水汞污染控制中的应用提供基础数据和理论支撑。

各行各业产生的含油废水严重威胁水生环境和人类健康，同时合成聚酯纤维的广泛使用，产生了大量的废弃纤维，其造成的环境污染也不容忽视。为了开发再利用废弃纤维织物，采用简单的浸渍法，将聚二甲基硅氧烷（PDMS）和纳米二氧化钛（TiO₂）有效负载在聚酯（PET）纤维织物的表面，制备了疏水改性的PET纤维织物，并将其用于油水混合物的分离，达到了以废治废的目的。本研究采用扫描电镜、接触角测试仪、傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪对疏水改性PET织物进行了理化性质表征，进一步测试了疏水改性PET织物的防污性能、化学稳定性和油水分离性能。结果表明：改性后PDMS和TiO₂纳米颗粒成功负载在PET纤维织物表面，其水接触角可达142°，具有防污自清洁性能以及良好的化学稳定性。此外，用体积比为1∶1的氯仿和水的混合物进行分离时，其分离效率可达98.3%，通量可达(16997.27±1499.46)L/(m²·h)，并且经过10次重复分离后，分离效率仍能达到95.7%以上，通量仍可稳定在(16551.41±1725.66)L/(m²·h)以上。综上所述，该疏水PET纤维织物具有良好的自清洁作用、较高的通量以及良好的油水分离性能，为废弃纤维织物的再生利用提供了新的思路。

为实现生活污水高效同步脱氮除磷，构建了零价铁耦合厌氧氨氧化系统，探究了零价铁对厌氧氨氧化短期脱氮除磷效能、颗粒污泥特性和关键酶活性的影响，并分析了系统高效同步脱氮除磷机理。结果表明，当零价铁投加量为1g，温度为35℃，反应12h后，氨氮、总氮和总磷浓度分别为0.82mg/L、5.36mg/L和0.66mg/L，总氮和总磷去除率分别比对照组高出14.8%和70.3%。此时颗粒污泥表面覆盖了少量的零价铁及其氧化物和沉淀物，颜色变黑，质地变硬，结构强度增大，铁元素占比达到35.4%。颗粒污泥中松散结合型EPS减少，紧密结合型EPS增加，有利于提高颗粒污泥的沉降性能和抵御外界不利因素的影响。颗粒污泥表面的羟基和羰基等含氧官能团增加，促进了厌氧氨氧化系统中的新陈代谢活动。厌氧氨氧化系统中硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和联氨合成酶活性增加，从而提高了系统的脱氮效能。该研究可为生活污水中氮磷的高效低碳同步去除提供理论基础。

电催化还原技术是一种实现二氧化碳（CO₂）净零排放的有效途径。由于CO₂还原反应（CO₂RR）涉及多质子电子耦合转移过程，需要开发高效CO₂还原催化剂。制备一种聚苯胺（PANI）改性金属有机框架（MOF）衍生电极，PANI沉积在碳纸表面，Cu₂O纳米颗粒负载在PANI表面。实验结果表明，通过可控热解方法生成的氧化亚铜是电还原CO₂为乙烯（C₂H₄）主要反应活性物质。当电压（vs. RHE）为-0.98V时，乙烯的法拉第效率可以达到38%，此时C₂H₄分电流密度为-8.5mA/cm²。在材料合成过程中，聚乙烯吡咯烷酮可以在催化剂表面构建丰富的孔道结构，有利于CO₂扩散过程。在退火阶段，PANI表面的Cu²⁺转化为Cu⁺。同时PANI中的强电子基团加速了电子传输过程。DFT计算结果表明，PANI通过调节Cu₂O的d带结构，增强CO₂在催化剂表面的吸附量，促进C—C偶联过程。

利用CO₂加氢合成燃料或高值化学品是控制碳排放、实现能源可持续发展的有效途径。采用沉淀法制备了Na和S共修饰的铁基催化剂，并探究了助剂含量对催化性质及CO₂加氢合成C₂₊醇反应性能的影响。结果表明，Na-S双助剂可通过电子效应调变活性相的组成及其铁位点的电子性质，从而改变催化剂对反应气及CO中间体的活化能力，最终影响反应活性与产物分布。适量的Na和S改性有助于平衡铁基催化剂上CO解离与非解离吸附的能力，促进烷基物种与活性*CO的偶联，进而促进C₂₊醇的合成。NaS-Fe-3催化剂可在32%的CO₂转化率下实现12.8%的C₂₊醇选择性，改变了传统对于单铁催化剂难以有效催化C₂₊醇合成的认识。这种通过双助剂改性调控催化性质的策略，为催化剂设计与反应路径调控提供了新的思路。

扭带作为管内涡流强化传热的核心元件之一，因其构型简单、易于工程实施而受到重要关注。然而，扭带的结构设计普遍采用试差法，导致管内流动结构始终偏离基于传热优化理论的理想纵向涡流场。本文阐述了扭带结构的研究进展，并指出涡流结构的精细调控是平衡强化传热效果与流动阻力的关键。进一步讨论了基于扭带的构型复合、颗粒流复合和外场复合强化传热管内流体力学特性，认为涡旋流、振荡流和二次流行为的深度耦合是实现涡流场精细调控的切入点，这可以有效兼顾管壁附近流体和中心区域流体的扰动换热。随后，针对扭带在烃类热解反应过程强化这一典型工业应用，指出在该工艺的高热流密度、短停留时间、易结焦等极端恶劣的工况条件下，刚性旋流内置二次纵向涡旋的衰减涡流结构是适应该特殊换热体系的理想流场。因此，如何处理好管壁附近刚性旋流与中心区域二次涡旋之间的竞争-协同关系，成为了高效、低阻、可靠扭带强化传热技术发展过程中亟待解决的新问题。

随着能源和环境问题的日益加剧，高效、环保的催化技术已成为研究的焦点。作为一种高效的反应强化手段，等离子体技术在能源与环境催化领域展现出巨大应用潜力。本文全面综述了介质阻挡放电（dielectric barrier discharge，DBD）等离子体催化反应器的研究进展，重点探讨了其在提升催化效率与产物选择性以及反应强化方面的独特贡献。通过分析常规DBD反应器、等离子体耦合结构化催化剂、分离过程、流化床以及其他新型反应器的设计原理与应用案例，本文揭示了DBD等离子体技术在降低反应活化能、开辟新反应路径及促进复杂化学反应中的关键作用。现有文献中的结果表明，结构化催化剂显著增强了反应器内传质及传热作用，等离子体耦合分离实现了高效的产物分离与反应强化，而等离子体耦合流化床反应器在特定反应中展现了卓越的处理能力。本文还指出了DBD反应器在放电不均匀、催化剂相互作用机制不明等方面的问题，并提出通过向材料科学、多尺度模拟和智能控制技术的方向发展，以进一步提升反应器性能，推动绿色、可持续化学反应的实现。

传统手动程序在化学合成领域效率不足，且存在能耗大、废物产生多等多方面缺点。自动化技术在化学合成领域的应用日益广泛，将耗时和重复的任务交给机器来完成，为科学家们提供了更多专注于高价值活动的机会。智能算法的发展进一步推动这一进程，其与实时反应分析和自动化相结合，为化学合成带来了前所未有的机遇。自动优化连续合成技术对流动和反应过程的准确把握，使其成为应用在各个领域的一种前沿手段。本文探讨了自动优化连续合成技术在生物制药、材料合成、有机化工、反应动力学等领域的应用效果及优化策略，表明自动优化连续合成技术在化学合成领域具有广阔的应用前景，未来研究可进一步探索自动化技术在更多领域的应用及优化策略。

化工过程反应安全事故的频发对化工行业的可持续发展构成了巨大威胁，当今中国化工行业在反应安全管理上正面临严峻挑战。当前实施的《精细化工反应安全风险评估规范》（GB/T 42300—2022）标准虽然为反应安全提供了基本指导，但在风险识别、模型精度、数据测量、预警防控、反应过程和流程覆盖等方面仍存在诸多不足。为应对这些问题，本文提出了一种“1+N”模式的反应安全技术体系，该体系强调在风险评估过程中应根据“数据+模型”来解决多种工况问题，以提高对高风险工况的识别与管理能力。这一体系在GB/T 42300—2022的“1”个标准的基础上辅以“N”个评估方法，针对高风险、中风险、低风险危害等级的反应和不同反应体系，采取适合的模型进行判断并采取恰当的安全风险评估方法，来确定安全阈值和安全边界，并且应让可控的爆炸留在实验室，以避免大范围事故发生在工厂。该反应安全技术体系不仅有助于降低事故发生率，也将在未来有效地提升整个行业的安全标准，促进化工行业的健康与稳定发展。

氢能作为一种清洁、无污染的替代能源而受到广泛关注，而储氢技术是制约其发展的关键。甲基环己烷（MCH）-甲苯-氢气系统（MTH）作为一种有机液态储氢体系，由于其安全性高和成本低而具有大规模利用的潜力。甲基环己烷脱氢过程作为MTH体系发展的瓶颈，反应条件苛刻、能耗高，理解其反应机理、寻找高性能的催化剂并对反应进行优化是其研究的重点。本文从机理出发，对甲基环己烷脱氢动力学、催化剂设计以及反应过程强化的研究现状进行总结，重点阐述目前贵金属Pt基催化剂和非贵金属Ni基催化剂的研究进展，探讨了通过载体调控、处理方法改进、助剂添加等策略提升催化剂性能的方法。同时，对反应器设计和操作条件调整实现过程强化的相关研究进行了总结。本文旨在为MTH体系的进一步发展提供理论指导和技术支持，并在此基础上对未来发展方向进行展望。

聚烯烃类塑料制品因碳氢链结构化学稳定性好、难自然降解，其处理方式备受关注。催化热解技术被认为是废塑料回收利用的绿色方法。区别于常规热解技术的低效能和低产率，微波催化热解因加热速率快、受热均匀、能量转换率高，能显著提升微波转化效率，提高高价值化学品的产率与品质。本文从常规和微波催化热解的工艺应用出发，系统阐述过渡金属（Fe、Co、Ni等）负载型催化剂对常规催化热解聚乙烯产生的气液固三相产物的影响，以及铁基复合金属催化剂和分子筛类催化剂对微波催化热解聚乙烯产生的氢气、碳纳米管和芳烃油的选择性差异，梳理了常规和微波催化热解废塑料的产物分布规律，对比了铁基复合催化剂对常规和微波催化热解产物的选择性，探讨了常规及微波催化热解废塑料的反应机理和发展趋势。针对微波催化热解废塑料催化剂的性能问题，提出开发具有良好吸波性能和催化能力的催化剂来提高微波利用率和催化活性，进一步改善微波催化废塑料高附加值产品的质量，最后对微波热解废塑料产物的可控性和纯度进行了展望。

通过数值模拟与工业实验相结合的方法，对3.6Mt/a催化裂化装置的旋风分离系统进行了结构优选与运行状态评估，以保证分离效率满足运行要求及行业标准。首先，使用数值模拟对三级旋风分离器（三旋）内的流场进行优化，模拟结果显示锥角为19°时三旋内整体压降及压降所需能耗最小，流体切向速度最大，增强了离心分离作用，流体轴向速度最小，延长了颗粒在分离器中的停留时间，总体分离效果较好。然后，基于增加19°锥角的三级旋风分离器的催化裂化系统开展工业实验，结果表明，再生器内两级旋风分离器出口烟气中催化剂颗粒浓度较稳定并随运行时间延长而下降，颗粒工况下浓度（湿基）为320.16mg/m³，最大粒径小于53.94μm，远低于设计要求的阈值，表明再生器旋风分离器对催化剂颗粒的分离效率满足生产运行要求。三旋出口催化剂工况下浓度（湿基）稳定在75.34~83.71mg/m³的窄分布范围内，标况下催化剂浓度（干基）为83.77~91.45mg/m³，最大粒径小于10μm，表明三旋分离效率满足我国化工行业标准《烟气轮机技术条件》（HG/T 3650—2012）对烟气轮机入口催化剂浓度与粒度的指标要求。同时，反应-再生系统中催化剂粒度分布合理，催化剂颗粒形状规则、无明显破碎，催化剂在循环过程中磨损较轻，装置运行状态良好。

非光气工艺合成异氰酸酯时生成中间产物1,6-六亚甲基二氨基酸酯（HDC），含水5%~15%（质量分数），需将其含水量降至300mg/kg以下。本文分别采用NaA分子筛和聚四氟乙烯（PTFE）膜，探讨了通过蒸汽渗透（VP）和真空膜蒸馏（VMD）实现HDC深度脱水的可行性。首先测试HDC的熔点范围，确定了物料脱水的操作温度在118~120℃。并依据膜通量和运行稳定性等指标，筛选出最佳的NaA分子筛管式膜和PTEE多孔中空纤维膜，进一步考察了料液温度、渗透侧压力对膜脱水性能的影响，优化运行条件以减缓膜污染。实验结果表明，在118℃、10kPa条件下，NaA分子筛膜与PTFE膜在HDC脱水过程中均能稳定运行，达到300mg/kg的脱水目标。在长时间干燥实验中，NaA分子筛膜的干燥速率为1185g/(m²·h)，36h后出现膜污染且无法恢复；而PTFE膜具有更高的干燥速率，达到1712g/(m²·h)，连续运行80h，干燥速率基本不变，运行稳定性和抗污染性更好。最后建立了VMD和VP的干燥模型，分析了两种膜干燥过程中的传质阻力控制因素，膜尤其是NaA涂层的阻力更大。

为解决多孔介质吸热器质量流速与聚集太阳能流密度不匹配、固体峰值温度高及红外辐射损失大的问题，本文提出了一种凹腔多孔介质吸热器模型，建立了凹腔多孔介质吸热器耦合传热模型，并进行了验证。在此基础上，以热效率和固体峰值温度为优化目标，采用正交优化法分析凹腔形状和几何尺寸对优化目标的影响规律。结果表明，渐扩型凹腔吸热器的热效率高于渐缩型和圆柱型，且开口半径对热效率影响最显著，凹腔深度是决定固体峰值温度的关键因素。通过极差和方差综合分析得到凹腔吸热芯的最佳几何尺寸。在质量流率{\dot{m}}_{\mathrm{f}}=5g/s的标准工况下，与实心多孔介质吸热器相比，最佳凹腔多孔介质吸热器的固体峰值温度较前者降低488K，热效率提升了约21百分点。本文研究结果为多孔介质吸热器综合性能优化和技术创新提供参考依据。

离心风机是一种应用广泛的流体输送机械，研究其内部流场来优化离心风机结构，有助于提高离心风机效率，降低能耗。本文采用计算流体力学（CFD）方法，结合响应面法和熵权法，对离心风机进行多目标优化。本文主要考察了叶片数量、叶片出口角度和蜗壳宽度为优化变量，以离心风机的效率和出口压力作为优化目标进行数值计算。结果表明，叶片出口角度对离心风机的影响更大，优化后的模型在叶轮处湍流动能强度降低，气流更加均匀，最大径向速度提高了56.1%，且优化后的风机在额定工况下效率提高了3.53百分点，效率最大增加7.22百分点，出口压力平均降低8.56%，能耗降低，从而验证了优化方法的可行性。本文研究结果可以对其他旋转类化工过程机械设备的多目标优化提供一些参考。

混合是现代工业的关键过程，在湿法磷酸制造工艺中，高效地混合是磷酸萃取提纯过程的核心。本文对微旋流混合器的混合特性进行初步探究，研究微旋流混合器强化湿法磷酸萃取过程的可行性。采用Eulerian-Eulerian多相流模型模拟了不同入口雷诺数下的Kenics混合器、单切向进口微旋流混合器、双切向进口微旋流混合器，对三种混合器的混合性能、涡量与湍流动能、压降进行对比分析。结果表明微旋流混合器的涡量与湍流动能更大，更有利于混合；单个切向进口微旋流混合器出口变异系数COV比另外两个混合器平均小0.15，混合均匀程度最好；随着入口雷诺数增大，压降相应增大，在入口雷诺数为7400时，双切向进口微旋流混合器的压降最大约12782.5Pa，比其他两种混合器大14.7%。综合混合均匀程度与压降两个关键指标，单切向进口微旋流混合器性能更佳。

利用可再生能源电解水为合成氨、甲醇等化学品提供“绿氢”是化工低碳化转型的关键举措之一。绿氢供给的间歇性与化工系统的连续性形成矛盾，对绿氢化工的发展提出了新的挑战。过程系统工程集成了多种工具，如计算流体力学、流程模拟、优化和控制等，这些工具在传统化学工业的研究与应用中已被广泛采用。在绿氢化工领域，这些工具同样展现出其优化系统运行、提升效率和经济性的巨大潜力。当前，大量研究工作已经证实了过程系统工程方法论在应对绿氢化工的新挑战和运行特性等方面的有效性。因此，本文从过程系统工程的角度，对绿氢化工的研究进展进行梳理。本文首先概述绿氢化工的电解制氢工段的技术现状；然后梳理不同的绿氢下游工艺路线；接着从过程系统工程的角度梳理当前绿氢化工中应用的各项工具和特点；随后，梳理在人工智能发展的背景下，过程系统工程在绿氢化工中的发展和应用；最后，展望推动绿氢化工的过程系统工程技术的发展方向，提出人工智能对相关技术进步和改造的促进方向。

能源化工是支撑国民经济发展和保障国家战略安全的重要领域，正面临着低碳化、智慧化和可持续发展的深刻变革。本文系统综述了传统能源低碳化与低碳能源实用化的研究进展及关键技术。在传统能源的低碳化方面，通过传统能源分子精准表征与转化过程模型化，推动高效工艺的开发以降低碳排放，并结合定向催化转化技术实现传统化石能源的绿色转型。在低碳能源的实用化方面，探讨了长时大规模储能技术的进展以及应用，以提高可再生能源的利用率和支撑低碳能源系统的构建。以液流电池为例，探索了智慧化技术在储能性能优化中的应用。同时，新催化反应机理与基于电磁供能及多物理场耦合机制分析的工艺装备开发技术，推动了传统能源低碳化与智慧化的深度融合。最后，本文展望了“能源化工+人工智能”发展前景，提出从分子层面、过程装备层面、系统优化层面协同推进能源化工领域的低碳化与智慧化转型，并引入思维链驱动的推理大模型，通过多学科的交叉合作，以实现更高效、更绿色的能源系统，为应对全球气候变化和资源短缺挑战提供切实可行的解决方案。

渗透汽化具有分离效率高、节能环保和操作简单等优点，在有机化合物分离领域具有广阔的应用前景，而关键技术是渗透汽化膜的设计和制备。二维纳米材料混合基质膜结合了聚合物膜和二维纳米材料的优点，是最有工业化应用前景的渗透汽化分离膜，成为了近年研究的热点。本文介绍了渗透汽化膜分离技术、有机物渗透汽化分离机理和评价方法、二维纳米材料混合基质膜的制备方法以及不同类型二维纳米材料混合基质膜在有机物分离领域的应用研究进展。结合渗透汽化膜分离机理、有机物的特性和工业化需求，提出开发新型结构、易制备和高选择性的二维纳米材料的设计思路；根据成膜原理和两相界面作用机制，提出有机物分离混合基质膜的制备方法；借助有机物分子与膜微结构的相互作用，结合计算辅助模拟技术，提出分离机理研究的新思路。

氢原子转移（hydrogen atom transfer，HAT）是自然界中的基本化学反应之一，准确预测其反应性和选择性对于合理设计相关化学反应至关重要。其中一种重要方法是通过预测反应的活化能垒来研究其反应性和选择性。本文从经验模型和机器学习模型两个角度综述了当前预测活化能垒的研究进展。经验模型基于已知反应的实验数据和化学规律，采用经验公式（如线性方程）进行拟合，具有较好的可解释性，但在适用性和准确性方面存在一定局限性。而机器学习模型则能够处理更大量级的数据和更复杂的反应机理，在准确预测活化能垒方面更有潜力，但是预测效果依赖于数据的质量，并且可解释性较弱。最后，本文对未来如何开发更准确且可解释的活化能垒预测模型进行了展望，并且期待通过提高活化能垒预测模型的可解释性进而提高人们对反应活性影响因素的理解。

在低温费-托合成浆态床反应器中涉及液态产品与催化剂颗粒的分离、反应器顶部气体中夹带液体（固体）的分离与浆液中催化剂细粉的去除三类多相分离问题，三类问题的有效解决对浆态床反应器的连续、稳定运行至关重要。本文综述了不同分离技术用于解决三类多相分离问题的应用与研究进展。对于液态产品与催化剂颗粒分离，器内过滤是工业装置普遍采用的技术，但存在气体泄漏等问题。器外过滤可避免器内过滤存在的问题，但研究相对欠缺。重力沉降设备的创新及与其他技术的结合可有效缩短分离周期。磁分离与超临界流体萃取因分离精度较高具有潜在优势，但目前研究尚处于实验室阶段。对于气体中夹带液体（固体）分离，主要采用旋风分离器和折流板分离器，根据工业建议，两种设备的组合使用可提升分离效果。对于浆液中催化剂细粉去除，不同孔径的过滤单元因无法精确控制去除颗粒大小而无法实施，而基于水力旋流器的“透析式”细粉连续分级技术可在高效去除细粉的同时回收有效催化剂。最后，对后续的研究进行了展望，以工业应用为导向，开展更广、更深的研究是未来的重点方向。

催化剂跑损是影响催化裂化（FCC）装置长周期运行的关键因素，目前对于各类跑剂故障特点，仍缺少系统性的分析总结。对此，总结了不同装置跑剂期间平衡剂平均粒径（APS）的变化。受原料性质、装置操作条件、加剂速度和旋风分离器效率的影响，平衡剂APS变化主要分为三类：波动变化、逐渐增大和逐渐减小，可以作为分析装置跑剂原因的依据。分析了三套工业FCC装置跑剂过程中催化剂的物性变化，A装置由于催化剂中毒，采用新鲜剂置换过程中平衡剂APS发生大幅度波动；B装置由于旋风分离器磨损、穿孔，平衡剂APS升高13.3%；C装置由于汽提环管断裂导致催化剂受到冲击发生磨损破碎，APS逐渐降低至52μm。上述案例证明了基于催化剂APS变化分析故障源理论的可靠性，可为工业装置的故障判断和操作调整提供指导。

根据卧式单轴圆盘缩聚反应器单盘全混流、全釜多个全混流串联的流动特性，通过共聚酯剪切流变模型、基于官能团模型的复杂反应动力学模型以及挥发性小分子的扩散传质模型耦合，实现了工业规模聚对苯二甲酸乙二醇-1,4-环己烷二甲醇酯（PCTG）缩聚过程的逐盘模拟仿真，并分析了反应温度270~285℃、压力50~300Pa、停留时间150~240min、圆盘转速2~8r/min、生产负荷150~300t/d条件范围内的共缩聚过程及产物变化规律。模拟结果表明，提高液位或降低负荷均可增加熔体停留时间，提高圆盘转速可加快熔体表面更新；高温、低压、增加停留时间和加快表面更新的操作均有利于提高共聚酯PCTG的聚合度。该典型缩聚反应器中PCTG共聚酯的缩聚过程建模和模拟仿真可预测聚合反应进度和产品变化，有助于解决高端共聚酯中多元共聚复杂反应体系工程化中关键装备设计难题，指导缩聚反应器的工程放大和生产过程控制优化。

将颗粒形状简化为球形进行模拟会导致模拟与实际情况相差较大，多面体法（polyhedral particle method，PPM）能够提供更准确的几何表示和碰撞检测，基于离散单元法（discrete element method，DEM）耦合PPM法对非球形颗粒建模，结合非球形Ganser曳力系数耦合Di Felice曳力模型，采用适用于非球形颗粒的Di Felice-Ganser曳力模型。本文基于DEM-PPM方法模拟非球形颗粒在鼓泡流化床内的流动并分析其运动特性。对比非球形颗粒与球形颗粒在流化床中的运动过程，得到非球形颗粒和球形颗粒的颗粒数量、颗粒速度及颗粒旋转速度的分布，并计算各时刻的Lacey混合指数。结果表明，圆柱颗粒床层高度大于球形颗粒的床层高度，且圆柱颗粒的旋转速度远高于球形颗粒旋转速度。在球形颗粒的运动过程中，颗粒分布较为均匀，而在圆柱颗粒的运动过程中，颗粒更易于聚集。随着流化床高度的增加，圆柱颗粒的速度和旋转速度逐渐增大。圆柱颗粒在两侧分布较多，且两侧颗粒具有较大的速度与旋转速度。流化床中各层圆柱颗粒数量到达一定数量造成颗粒堆积后，随着颗粒数量的增加，颗粒速度和颗粒旋转速度减小，颗粒所受曳力增大。气泡的产生和破碎会促进圆柱颗粒混合，圆柱颗粒在流化床内混合效果较好。

在优化换热网络综合这一混合整数非线性问题时，作为结构变量的整型变量优化是一大难点。研究换热网络结构优化过程中的障碍，发现前期生成换热单元占据优势地位、单元之间的强耦合关系以及接受差解局限性是优化陷入局部极值的原因。为此，本文提出了换热单元竞争强化策略，通过间隔一定周期在结构中生成竞争换热单元，破坏网络原有稳固结构，然后进行流股换热单元热负荷再分配，来提升竞争单元生存能力和竞争能力，削弱原有结构的优势地位。并通过流股热负荷缺口设置和竞争结构的强制接受强化单元竞争来消去劣势结构，提升结构多样性和搜索域。讨论了竞争单元生成周期、竞争单元数量以及再分配比例对策略作用的影响。通过20sp和10sp算例进行验证，得到了1717757.75USD/a和5586693USD/a的结果，验证了策略的有效性。

降膜脱挥具有相接触面积大、脱挥效率高、经济性好的优点，常作为从聚合物中脱除挥发性物质的重要手段，其脱挥效果与流体在落条上的降膜状态息息相关。本文选用糖浆溶液模拟聚合物系，通过漏斗降膜元件分析流体沿光滑圆条的自由降膜过程，考察了流体黏度、流量和环缝宽度对降膜的影响。结果表明：当漏斗持液器环缝处的液位压力大于表面张力时，流体通过环缝在圆条上形成降膜，且流体黏度越大，润湿性越弱，稳定成膜对应的环缝宽度越大；环缝宽度为1.5mm和2.5mm时，不同黏度的流体均能稳定成膜，为优选的环缝宽度；在确定的流体黏度或环缝宽度下，稳定降膜高度与降膜流量呈递增关系。环缝宽度越大，流体黏度越小，稳定降膜对应的流量越大；随着糖浆黏度和降膜流量增加，膜厚度逐渐增加，在考察的糖浆黏度和降膜流量范围内，膜厚度在0.94~3.48mm之间，为降膜脱挥提供了基础数据支持。

天然气、氢气等气体能源是能源转型的重要组成部分，气体能源的储运是制约其发展的关键。水合物法储气是一种经济环保、安全性较高的新型固态储气方式，具有巨大的发展潜力。但生长动力学缓慢、储气效率低是限制水合物储气工业化应用的主要技术难题。文章围绕水合物储气技术研究，总结了多孔介质（碳基类材料、金属有机框架、硅砂以及金属泡沫等）作为水合物促进剂的研究历程与研究进展。归纳了多孔介质的粒径、孔隙大小排布、表面化学性质、热导率、含水量以及与化学促进剂复配使用时对水合物生成的诱导时间、储气速度和储气密度的影响。阐述了部分多孔介质促进水合物生成的机理；对比了不同多孔介质作为水合物促进剂的优缺点；分析了多孔介质作为促进剂的发展趋势和目前的技术瓶颈；为多孔介质作为水合物促进剂的应用提供进一步的分析依据。最后针对多孔介质作为促进剂的重点和发展方向提出建议。

生物质作为一种可再生能源，在全球能源结构中占据重要地位，其通过热化学转化过程生产合成气极具应用价值，但过程中产生的焦油问题严重制约了合成气品质和生物质气化技术的商业化进程。在多种焦油去除方法中，催化重整因其能有效将焦油分解为有价值的气体产物而备受关注。然而，高温条件下的催化剂失活问题仍是亟待解决的关键挑战。低温等离子体（non-thermal plasma，NTP）处理技术因其能够在较低温度下进行高效的焦油分解而显得尤为具有吸引力。通过与非均相催化剂结合形成耦合体系，NTP可以显著增强催化剂活性和稳定性，减少不利副产物生成并提升产物选择性。本文系统阐述了单纯催化体系中焦油重整催化剂的优化及其失活机理，深入探讨了不同NTP与催化剂催化耦合体系对焦油重整效率及机理的优化作用。最后，本文讨论了未来NTP催化技术在生物质气化焦油重整领域的应用前景，强调了从催化剂设计与制备到实际操作工艺参数优化的重要性，以期推动生物质气化产业的持续发展和技术升级。

直接甲醇燃料电池（DMFCs）是一种直接以液态甲醇为燃料，将甲醇的化学能转换成电能的能量转化装置，具有能量转化效率高、成本低、储运方便等显著优势。本文基于电催化甲醇氧化反应（MOR）机理，系统综述了Pt单晶和Pt基合金催化剂电催化MOR的研究进展，重点总结了Pt基催化剂结构及性质对其电化学性能的影响机制，阐述了三种Pt基电催化剂的典型制备方法，发现MOR中间物种CO_ads在Pt活性位表面具有较高的吸附能和反应活化能，从而导致Pt催化剂整体性能下降。此外，分析了可能的甲醇电催化氧化路径，提出通过调控甲醇脱氢步骤改善CO_ads毒化Pt催化剂的思路，为优化设计Pt基催化剂的微观结构和解析MOR微观机理提供一定的理论支撑，为助推DMFCs大规模应用奠定理论基础。

提出了一种集光伏/热（PV/T）热水系统、转轮除湿、真空膜除湿、露点蒸发冷却系统于一体的新型建筑冷却系统（PDVD冷却系统）。PDVD冷却系统的重点是提高能源效率，同时利用可再生能源。建立了PDVD冷却系统的热力学模型，进行了PDVD冷却系统性能运行参数的敏感性和调控特性分析，并对PDVD冷却系统进行了经济性分析。结果表明：再生空气温度、再生空气质量流量和太阳辐照度是影响系统性能系数（COP）的主要参数。再生面积比、再生空气温度和工艺空气质量流量是影响系统总潜热制冷量的主要参数。环境湿度、工艺空气质量流量和环境温度是影响系统总显热制冷量的主要参数。COP随着再生空气温度和再生空气质量流量的增加而降低，随着太阳辐照度的增加而增加。总潜热制冷量随着再生面积比的增加先增加后减少，随着再生空气温度和工艺空气质量流量的增加而增加。当太阳辐照度为800W/m²、环境温度为30℃、环境湿度为70%、再生面积比为0.25时，存在最大潜热制冷量为4.09kW。总显热制冷量随着环境湿度的增加而降低，随着工艺空气的增加而增加，随着环境温度的增加先增加后减少。当太阳辐照度为800W/m²、环境温度为22℃、环境湿度为70%、再生面积比为0.5时，存在最大显热制冷量为1.89kW。当除湿膜成本为600USD/m²时，投资回收期为0.9272年。

加氢裂化是将催化柴油中的多环芳烃定向转化为高附加值的单环芳烃化合物的重要工艺，与热裂解相比工艺简单，节能降耗并减少了加工成本。本文综述了多环芳烃加氢裂化制高值化学品（BTX，即苯、甲苯和二甲苯）反应的双功能催化剂的研究进展。首先讨论了活性金属组分和酸性载体的选择对催化性能的影响。过渡金属硫化物、磷化物、碳化物和氮化物催化剂具有类似贵金属的高效加氢活性，贵金属与过渡金属结合或使用过渡双金属能够节省成本，且表现出优异的催化加氢活性和选择性。多级孔硅铝分子筛、改性介孔分子筛和酸性沸石与氧化物的复合载体具有促进反应分子骨架裂解的酸性位点，以及利于扩散传质的孔结构性质，是加氢裂化催化剂备受关注的载体。同时讨论了金属-酸平衡和协同作用对产物选择性的影响，纳米级接近度的金属-酸位点具有最佳的双功能协同作用。最后探讨了不同催化剂负载方法对金属颗粒尺寸、分散度和催化剂结构及性能的影响，将金属纳米颗粒高度分散在载体上是制备高效加氢裂化催化剂和提高目标产物选择性的关键。

有机液体储氢技术是氢能储存和运输的一种很有潜力的解决方案。甲基环己烷具有储氢密度高、储存和运输状态下化学性质稳定等特点，可作为优良的储氢载体。通过甲基环己烷-甲苯-氢（MTH）体系的可逆加氢-脱氢反应，可以有效实现氢的储存和释放。目前，甲苯加氢技术已较为成熟，但甲基环己烷脱氢技术中催化剂的活性和稳定性仍不能满足工业应用的需要。本文分析了国内外甲基环己烷脱氢催化体系的研究现状，介绍了贵金属催化剂和非贵金属催化剂在活性组分与载体的选择、制备方法和催化脱氢性能等方面的研究进展，并对脱氢催化剂未来的发展方向进行了展望。开发具有良好的催化活性、产物选择性和稳定性的脱氢催化剂是MTH体系应用于储氢技术的关键。

“双碳”目标下，乙烷催化脱氢制乙烯作为一条低成本、环境友好型的非石油化工路径，具有广阔的发展前景。本文通过建立床层-颗粒耦合模型和颗粒分辨的反应器模型分别进行反应操作条件的优化和催化剂颗粒外形的设计。结果表明，提高入口温度、减小空速和增加入口压力都有利于提高乙烷转化率，但同时会导致床层温升的增加而降低乙烯的选择性，最优的操作条件为633K的入口温度、2000h^-1的空速及1.25bar（1bar=10⁵Pa）的入口压力。基于优化后的反应操作条件对四种不同的堆积结构（球形、圆柱、拉西环和三叶草）进行比较，发现球形和拉西环堆积结构分别有着最高和最低的反应器温升（31K和12K），最高和最低的乙烯收率（48.6%和43.6%），其中三叶草堆积结构因其能在维持较高乙烯收率的同时有效控制反应器温升，最适合乙烷氧化脱氢反应。

因产量丰富、种类多样、成本低廉、可再生降解，以及良好的比强度和比刚度等特性，生物质秸秆在材料领域备受关注，其资源化利用对于保护环境和实现双碳目标有积极推动作用。本文综述了秸秆粉和秸秆纤维资源化利用的技术进展，着重介绍了秸秆粉/纤维衍生产品的制备技术以及秸秆粉/纤维基复合材料的性能优化，分析了秸秆粉/纤维在生物燃料、纳米纤维素、发泡材料及环境材料等领域中的应用现状，展望了秸秆粉/纤维在化工材料领域实现高值资源化利用的发展前景，指出秸秆粉/纤维在制备衍生产品、建筑材料以及木塑复合材料等方面亟待解决的关键问题，旨在为秸秆资源化利用技术研究提供参考。

在过去几十年中，有机太阳能电池（OSC）由于其创新的材料设计和优化的器件结构取得了巨大的研究进展，目前单结OSC的能量转换效率已经超过了20%。界面工程是一种提高器件效率的关键手段，主要通过修饰OSC不同组分之间的界面性质和提高电荷传输效率来实现，已成为推动器件性能提升的重要部分。理解界面层的内在工作机制以及与器件性能和长期稳定性相关的物理化学过程至关重要。在本文中，重点讨论了阴极界面工程在开发高性能OSC中的多方面应用和研究进展，着重于界面材料、界面处理技术和后处理工艺。首先，总结了阴极界面层（CIL）的特定功能及其相应的设计原则。然后，从单结OSC的CIL分类出发讨论了界面工程对器件效率和稳定性提升的作用机理，详细介绍了各种新型阴极界面传输材料的开发设计工作。最后，针对界面工程大面积、高性能和低成本器件制备应用过程面临的挑战和前景进行了讨论。

采用葡萄糖辅助球磨六方氮化硼（BN），通过B—O化学键将葡萄糖成功接枝在BN分子上，制备得到BN-OH纳米片。将不同含量的BN-OH纳米片与天然胶乳（NR）粒子通过胶乳共沉淀制备得到了均匀的隔离网络结构，在NR胶乳粒子周围蛋白质的辅助下BN-OH纳米片与NR分子链通过氢键等形成了物理交联。考察了BN-OH纳米片的含量对BN-OH/NR纳米复合材料的交联密度、机械性能、导热性能和气体阻隔性能等的影响。在一定范围内，随BN-OH纳米片填充量的增加，BN-OH/NR纳米复合材料的拉伸强度、定伸应力增加，储能模量上升，损耗因子下降，表明BN-OH纳米片良好的补强作用和强两相界面结合作用力。BN-OH纳米片良好地分散。形成的隔离网络结构以及蛋白质辅助物理交联所形成的强有力的界面相互作用，阻隔了气体分子的扩散，同时热量沿搭接在一起的BN-OH纳米片释放出去，致使BN-OH/NR复合材料良好的导热性能和气体阻隔性能。20% BN-OH/NR纳米复合材料的热导率为0.319W/(m·K)，为导热材料，较纯NR的热导率提升了94%。而不同含量的BN-OH/NR纳米复合材料的体积电阻率仍远高于绝缘临界电阻率的标准，即本文制备的绝缘、高机械性能、高导热和良好密封性能的橡胶复合材料有望应用于电子元器件、电池、汽车等领域的热界面材料。

利用蓝莓花青素制备成食品新鲜度智能指示复合凝胶膜，本文以壳聚糖和海藻酸钠为材料，通过溶液浇铸法完成。通过分析花青素在不同pH缓冲溶液下的颜色变化，不同花青素添加量对壳聚糖/海藻酸钠复合凝胶膜在厚度、力学性能、含水量、溶胀度、水溶性、红外光谱、表面微观结构、透光率、接触角以及抗氧化活性等方面的影响，证实当花青素的含量为10mg时，复合凝胶膜表现出最强的抗氧化性能，同时其含水量最低；当花青素的添加量为50mg时，复合凝胶膜具有最佳的食品新鲜度指示的灵敏度。傅里叶红外光谱和扫描电镜的数据显示，蓝莓花青素与两种膜基质之间有很好的相容性，并且能够相互提升各组成部分之间的亲和力。在环境条件下，分析智能指示复合凝胶膜的性能和可行性，猪肉经过24h的储存，膜的颜色会从红色变成深绿色。研究结果旨在为花青素智能指示复合凝胶膜在甘肃地区特色猪肉中的应用提供参考。

废弃锂离子电池有价金属的高效循环利用是缓解我国关键金属供需矛盾的关键。本文以废弃锂离子电池电极材料为研究对象，通过浸出-溶胶-凝胶法制备LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂三元电极材料前体，对基于电极材料的内部晶体结构和晶格形貌进行分析，并表征了材料的电化学性能。结果表明，在反应温度850℃、CO₂无氧环境下煅烧6h后，所制得的电极材料颗粒球形度高、粒度分布均匀，其中-25μm粒级产率为96.76%。制得的材料具备完整的层状α-NaFeO₂型晶体结构，且阳离子混排程度较低、层状结构良好，材料内部呈现出晶格条纹清晰且结晶程度良好的晶体结构。电化学性能测试结果表明，所制备的三元材料表现出优异的可逆放电容量和循环稳定性，首周放电容量达到157.5mAh/g，经160周循环周期后可逆容量仍保持为141.6mAh/g，保持率为87%，具备商品化电极材料的应用前景。

高效低成本脱除氟碳合成法制备CF₄中的少量NF₃杂质对电子级CF₄的开发有着重要的应用价值。本文制备了一系列具备高密度开放金属位点的MOF-74材料作为吸附剂，利用一维孔道内活性位点与NF₃的强相互作用，在低分压下实现对NF₃的超高吸附容量（298K和10kPa时最高可达50.3mL/g）及优异NF₃选择性（在NF₃与CF₄摩尔比为0.001时，MOF-74-Mg对NF₃的理想吸附溶液理论选择性可达245.6）。理论计算结果表明，MOF-74孔道内的不饱和金属位点对极性分子NF₃具有强的吸附作用力；固定床穿透实验则进一步验证了材料能够在动态条件下捕获CF₄中的痕量NF₃。以上结果证实了这类基于开放金属位点的MOFs材料能够作为一种高效经济型的吸附剂，为分离纯化氟碳合成法制备CF₄中的痕量NF₃杂质提供了一种新的策略。

厌氧氨氧化系统（Anammox system）凭借其高效低耗的脱氮功能，被认为是较具应用潜力的低C/N污水处理技术之一。随着全球气候变暖趋势的加重和国家“双碳”战略的提出，Anammox系统在脱氮过程中释放的大量强温室气体（N₂O）问题，逐渐成为限制该系统在污水深度脱氮领域应用的瓶颈。基于现有的研究成果，首先对Anammox系统的N₂O产生途径进行梳理，并综合论述了影响因素和调控策略对潜在产生N₂O的酶、菌种及其产量的影响，发现虽然现有的方法能够控制Anammox系统的N₂O产量，但是容易导致脱氮功能失稳，甚至引发二次污染问题。考虑到Anammox系统的菌落结构分布特征是直接影响N₂O产量和脱氮效果的内因，提出采用同时包埋了AnAOB菌和“杂菌”抑制剂的固定化技术与Anammox系统耦合的工艺，并建议借助活性污泥数学模型的仿真功能和现代分子生物学手段以深入认识耦合技术的N₂O生成过程的动力学变化和潜在产生N₂O的菌种演替的规律，为构建适用于碳减排的高效型Anammox脱氮工艺提供科学的指导依据。

六氟化硫与氮气的混合气体是电力工业中最重要的新兴绝缘介质之一，从废弃设备和废气中分离回收六氟化硫具有重要意义。吸附法避免了高能耗的相变过程，具有绿色节能的特点，然而六氟化硫与氮气均为惰性的非极性分子，因此开发能够精准辨识六氟化硫的吸附剂极具挑战。目前获得研究的吸附分离材料已经从传统的沸石分子筛发展到以金属有机框架材料为主的新型吸附剂，这些材料具有结构的高度可调性，可以有预期地对其进行设计，从而体现出优异的选择性吸附六氟化硫的能力。本文重点总结了这些材料的结构特点、调控策略、分离性能及其机理，同时指出一些尚存的重要问题，如对扩散传质规律与材料稳定性的研究不足、对材料潜力的评价不够全面等，应当在未来的研究中引起重视。

细菌浸出法在黄铜矿浸出中具有低成本、低能耗、设备要求简单以及零排放等显著优势，契合现代工业可持续发展的需求。然而，实际应用过程存在钝化现象，导致浸出效率较低的突出问题。本文对黄铜矿细菌浸出过程的作用机理、钝化机制及强化方法进行了综述。分析表明，黄铜矿细菌浸出存在接触作用、非接触作用和协同作用三种反应方式，钝化现象形成机制缘于黄钾铁矾、硫单质和聚硫化物的产生；提高黄铜矿细菌浸出效率的强化方法有化学、物理学及生物学的途径，包括调节氧化还原电位、添加金属阳离子、使用氯化物、混合培养细菌、物理场强化、表面活性剂、光照和碳质物质等方法，核心在于调控氧化还原电位，避免矿物表面钝化层的形成。分析和总结各类强化方法的优势和局限性，为开发新型环保、高效的黄铜矿细菌浸出技术提供了重要参考。

群体感应（quorum sensing，QS）是一种细胞间的通信机制，通过自诱导物（autoinducer，AI）的产生和响应，实现对细胞群体密度的调控，进而调节基因表达。在生物处理工艺中，QS对于微生物群落的功能和结构具有显著影响。本文综述了QS的三种主要信号分子类型：酰基高丝氨酸内酯（acyl-homoserine lactones，AHLs）、自诱导肽（autoinducing peptides，AIPs）和自诱导物-2（autoinducer-2，AI-2），并探讨了它们在QS机制中的作用。此外，本文还系统地综述了QS增强和抑制的方法，以及QS在生物处理领域中的应用，包括活性污泥、生物膜工艺、颗粒污泥工艺和菌藻共生技术以及膜生物反应器。尽管QS在生物处理工艺中的应用取得了一定的进展，但该领域仍面临诸多挑战和未解决的问题。例如，多种信号分子的产生增加了理解QS机制的复杂性；QS调控生物处理的研究大多还停留在实验室阶段，尚未大规模用于实际污水处理中。因此，深入研究QS在生物处理中的调节机制对于开发新的废水生物处理策略、提高废水处理效率具有重要意义。

电化学除硬是一种新型的绿色工业循环冷却水阻垢技术，但是传统单腔室电解过程产生的H⁺、OH^-无法高效分离，导致电化学除硬效率低、能耗高。对此，构建零极距、非对称式电解反应体系，单侧绝缘的非对称阴极调控H₂气泡的定向运动，驱动OH^-向一侧溶液扩散，而三维阳极区域内利用重力渗流作用将电解产生的H⁺带离反应区域，通过数学模型理论计算证明OH^-和H⁺分别在阴极氢气泡作用下的对流传质速率和在重力渗流作用下的迁移速率都高于其电迁移速率，从而实现H⁺、OH^-的高效分离，提升了OH^-的除硬利用率。实验结果表明，当电流密度为15mA/cm²、流速为15mL/min时，钙硬去除率和去除速率分别高达89.2%和267.5g/(h·m²)，而能耗仅为3.27kW·h/kg。本研究利用气泡运动和水流调控策略开发了一种高效的电化除硬装置，为电化学循环冷却水除垢反应器开发提供新思路。

为研究新型高效复合型湿式除尘装备除尘性能，本文以无烟煤粉为研究对象，设计并搭建了复配型表面活性剂协同无机盐增效弦栅水膜除尘实验系统，通过对表面活性剂和无机盐进行优选复配来确定配比方案，选取了0.4%SDBS/0.5%SDS/0.07%MgCl₂、0.5%SDS/0.3%AEO-9/0.05%MgCl₂、0.4%SDBS/0.3%AEO-9/0.07%MgCl₂三种复合溶液来进行弦栅水膜除尘实验，研究风速、喷雾压力、喷嘴与弦栅间距、粉尘浓度及复合溶液种类对除尘性能的影响规律。研究结果表明，在不同风速条件下的湿式弦栅的除尘效率相较于单一弦栅过滤除尘显著提升；在一定范围内增加风速可有效提高除尘效率，当风速超过0.8m/s时，除尘阻力明显增大，弦栅造膜效应降低导致除尘效率降低；增大喷雾压力，耗水量及除尘效率随之增加，需综合考虑；随着喷嘴与弦栅间距、入口粉尘浓度的增加，除尘效率先增后减，当喷嘴与弦栅间距为100mm、粉尘浓度为 500mg/m³时，除尘效率最高达95.54%；三种复合溶液中0.4%SDBS/0.5%SDS/0.07%MgCl₂对粉尘的润湿性能最佳，且除尘效果最优。

采用聚多巴胺（PDA）涂覆策略，将聚乙烯醇（PVA）与戊二醛（GA）反应后形成的交联网格结构与凹凸棒石（APT）、二氧化钛纳米颗粒（TiO₂）共混后，黏附在不锈钢网表面。成功制备了超亲水/水下超疏油PTAS复合网膜。通过优选反应条件，对不锈钢网的表面润湿性进行了优化。采用FTIR、XRD、SEM表征了网膜表面的官能团、化学结构及微观形貌，评价了其润湿性、化学稳定性、油水分离性能、重复利用性及抗油污性能。结果显示：当聚多巴胺溶液浸泡时间为12h，聚乙烯醇浓度为0.03g/mL，凹凸棒石粉加量为0.02g/mL，二氧化钛纳米颗粒加量为0.01g/mL时，PTAS网在空气中水相接触角为0°，水下正己烷、二氯甲烷、汽油、煤油、柴油的接触角均大于154°，具有优秀的热稳定性及化学稳定性，对5种油水混合物的分离效率均高于99%，通量最高可达21156L/(m²·h)。经过20次循环实验后，分离效率仍高于97.2%，通量衰减小于10%，表现出优秀的重复利用性。从化学反应与物理受力的角度，结合改进的Young’s、Cassie方程和Young-Laplace方程，分析了PTAS复合不锈钢网的抗油污性能、润湿改性和油水分离的机理。

采用在水相中引入添加剂调控界面聚合过程的方法对聚酰胺薄膜复合材料（TFC）的活性层进行原位改性，以突破渗透性与选择性之间的“trade-off”效应以及提升膜的抗污染性能。首先，通过相转化制备聚砜（PSF）支撑层，在此基础上通过在界面聚合中掺入水相添加剂β-环糊精（β-CD）原位构筑TFC-β-CD改性正渗透膜。β-CD外部存在亲水性羟基基团，可与酰氯基团进行界面聚合产生聚酯结构而被牢固保留在膜中，并且其携带的纳米空腔结构是一种高效传质通道，使其在提升膜水通量的同时保持高截留率。通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和原子力显微镜（AFM）分析了改性前后的膜表面结构、组成和粗糙度，利用错流式实验装置考察了膜的传质性能和结构参数，并探究了膜的抗有机污染性能和膜污染可逆性。结果表明：TFC-β-CD（1.5）改性膜的水接触角由（62.6±1.52）°下降至（44.9±0.52）°，亲水性显著提升，且粗糙度降低。在有机污染实验中，与TFC膜相比，当3种特征污染物的原料液不含Ca²⁺时，TFC-β-CD改性膜的通量恢复率在90%以上，当原料液含Ca²⁺时，TFC-β-CD改性膜的不可逆污染程度较轻，具有较好的抗污染性能。