氢能作为重要的能源载体，燃烧过程绿色无污染，能够助力碳达峰和碳中和目标实现。本文通过对比化石能源制氢、工业副产气制氢、电解水制氢等方式，分析各制氢方式的优缺点，阐述了质子交换膜（PEM）电解水制氢与可再生能源结合的重要意义。之后从PEM电解槽内部结构和可再生能源电解水制氢两个方面展开综述，详细介绍了PEM电解槽双极板、催化剂、扩散层、质子交换膜研究进展、存在的主要问题和未来发展方向。文中通过分析我国太阳能、风能分布特征，总结可再生能源利用存在的问题，从研究现状和产业发展的角度介绍了太阳能制氢、风电制氢、可再生能源多能互补制氢的发展。最后对可再生能源PEM电解水制氢的未来发展方向进行了展望，期望为可再生能源PEM电解水制氢的发展提供借鉴和参考。

可持续性发展已经成为社会、生态和经济发展的关键。可持续制造的发展道路需要平衡环境、社会和经济各方面。本质安全设计是减少风险、实现化学工业可持续发展的最有效的方法之一，本质安全设计可以永久性地消除或减少化工过程中涉及的危害。本文综述了本质安全的历史发展、本质安全四大原则的概念、本质安全四大原则应用的使用潜力、本质安全设计评估工具，并系统介绍了本质安全设计评估方法的研究进展和存在的问题，包括基于参数的得分索引本质安全方法、基于参数的数值索引本质安全方法、基于图示的本质安全方法、基于风险分析的本质安全方法和基于多目标评价的本质安全方法，分析比较了各种方法的优缺点，并对本质安全评估方法的未来发展和完善提出了一些见解。

国内石化智能工厂建设已有十年发展历史，目前正在进行智能工厂3.0的规划设计。石化智能工厂存在哪些挑战？石化智能制造有什么发展趋势？如何设计未来石化智能工厂？针对这三个问题，本文首先总结了石化智能工厂面临的挑战以及业务和技术能力需求。从工业软件、开放流程自动化、工程建设模式等三个视角分析了石化智能制造发展趋势，研究了国际灯塔工厂案例及启示。文章还阐述了石化智能制造的基本特征、内涵及演进路线，提出了未来石化智能工厂需要提升的5项关键能力和“六化”特征，提出了重点建设内容及智能场景规划思路，最后对未来发展进行了展望。

从源头减碳、过程控碳、末端碳捕集封存和碳资源高附加值利用四个方面，分析了现代煤化工产业低碳发展的技术路径、对降低碳排放的效果以及未来应用前景。文中指出：源头减碳技术路径包括原料结构调整和能源结构调整，引入富氢和绿氢资源与煤炭进行碳氢互补，提高煤炭利用效率，并通过气代煤、电代煤，尤其利用弃风、弃电，可显著降低碳排放和工艺生产成本；过程控碳技术路径包括节能提效和开发革新技术，依靠现代煤化工技术进步，突破传统工艺瓶颈，是当前企业易于实施、应用较多的节能减排方式；末端碳捕集封存技术路径包括地质深层掩埋、驱油、强化深部咸水开采等，将工艺过程产生的高浓度CO₂通过低成本捕集，有效提高油气采收率，并为水资源匮乏地区提供额外供水；碳资源高附加值利用技术路径主要包括CO₂化学转化制高附加值及大宗化学品，国内正加快CO₂制低碳烯烃、芳烃、甲醇、碳酸酯的技术研发与示范应用，努力将CO₂从化石能源利用的终结排放者转化为碳循环利用的参与者，发展碳循环经济，减少碳排放。最后提出：未来将现代煤化工融入能源系统的大格局统筹考虑，推动其与新能源的优势“合并”，突破碳减排关键核心技术，是碳中和背景下现代煤化工低碳清洁发展的必由之路。

为研究惰性气体对乙烯爆炸极限参数及动力学特性的影响，使用标准可燃气体爆炸极限装置和CHEMKIN软件，对比分析了N₂和CO₂对乙烯的爆炸极限、临界氧浓度和爆炸三角形的影响，通过模拟得到乙烯爆炸过程中温度、压力、·H、·O、·OH浓度变化，并进行了敏感性分析。结果表明，N₂和CO₂都使乙烯爆炸极限缩小，爆炸危险度减小，达到爆炸临界点时，N₂添加量为60.1%，CO₂添加量为43.3%，此时CO₂惰化的临界氧浓度为11.1%，N₂惰化的临界氧体积分数为7.7%。通过分析爆炸三角形，CO₂惰化下的乙烯爆炸区和窒息比相比N₂惰化下的明显减小。此外，N₂和CO₂均使乙烯的点火延迟时间增加，且爆炸后的温度和压力及自由基浓度均有所减小，通过对两种惰化条件下的乙烯爆炸过程中关键自由基变化的敏感性分析，发现R38、R46、R112、R119、R285、R294对·H、·O、·OH的生成起促进作用，R25、R173对·H、·O、·OH的生成起抑制作用，在降低敏感性系数方面，CO₂抑制作用大于N₂抑制作用，也从一定程度说明CO₂的惰化效果优于N₂的惰化效果。

发展现代煤化工产业对保障国家能源安全、支撑国民经济发展和拓宽石化原料渠道有着重要战略意义。本文简要介绍了现代煤化工产业发展所取得的成绩与存在的问题，从原料特性、工艺技术及产品特性、成本竞争力、项目布局和规模、水耗、能耗、“三废”排放等方面系统分析了现代煤化工产业的竞争优势与劣势，指出与炼油和石化产业相比，现阶段现代煤化工产业仍以单项技术示范为主，多数产品存在交叉和重叠，且同类产品的水耗、能耗、碳排放更高，但在生产特种燃料、高碳低氢化学品、高碳高氧化学品等更符合煤炭原料组成结构和煤化学反应特性产品方面具有市场竞争力和发展潜力。在“双碳”目标下，现代煤化工产业应加快从“替代石化产品”的高碳排放产业向“发挥煤炭原料特性”的绿色低碳产业转型升级，构建具有比较优势的高端化差异化产品体系，坚持清洁低碳化生产，推进与清洁低碳能源、石油化工等多产业的耦合协同，打造具有竞争力的“煤、油、化、新材料、新能源”一体化基地，推动现代煤化工产业高质量可持续发展。

碳达峰、碳中和目标已经正式上升为中国国家战略，相关的时间表、路线图及政策措施正在制订并落地实施。中国作为世界最大的能源消费国及二氧化碳排放国，碳中和战略的提出将引发能源领域广泛而深刻的系统性变革，亟须探索以“双碳”目标为导向的我国能源安全和结构优化的新路径。本文在对美国、欧盟和中国的二氧化碳排放情况和能源科技发展情况进行横向比较以及对中国近年来的碳排放特征和能源消费特征进行纵向分析的前提下，提出了中国能源结构优化的近期策略和远期展望。文中指出，我国需要在借鉴发达国家先进能源科技政策的基础上，立足本国国情，综合考虑自身的能源资源禀赋和能源的本质属性，清洁低碳利用煤炭、高效资源化利用石油、多元供给天然气、稳健发展清洁能源以及持续推动高耗能行业节能减排。能源领域碳中和的前提是完善相关的政策机制，并以此为引领构建清洁低碳、多元共生的能源体系，持续推进“三碳”技术与能源数字化技术协同创新，建设综合智慧能源系统。由于国际局势复杂演变，中国要统筹兼顾“双碳”目标实现、能源结构优化和能源安全三大目标，建立动态多元的能源战略储备体系和能源合作机制，确保开放条件下的能源安全。

氢具有化学品、专属燃料和二次能源三种特性，在中国能源革命进程中，政府将以CO₂减排为抓手促进 光伏风电的发展。随光伏风电成本的降低，绿氢从化学品定位转向专属燃料和二次能源属性。文中指出：中国 30·60双碳目标将引领再电气化，重构钢铁、炼化、煤化工、油气田、汽车、煤电和水泥产业；西部地区通过光伏原位电解水及绿色气体岛来实现氢的能源转型；东部地区绿氢有可能成为拉动乡村振兴的载体工具和低碳城市创建的重要抓手。文章提出：超前布局、强化创新、持续突破氢能关键核心技术、长期坚持技术迭代和产业示范，是氢能实现产业化发展的根本途径。

吸附法碳捕集技术是实现工业过程或大气中CO₂分离与脱除的重要途径之一，高性能吸附剂的开发是该技术的关键。固体胺吸附剂由于其优异的CO₂吸附量、选择性以及较低的再生能耗，近年来受到了广泛的关注，但用于工业的成型吸附剂仍面临机械强度低、稳定性差和胺流失严重等关键难题，难以在工业中大范围的推广应用。本文分析了固体胺成型吸附剂制备面临的主要难题，重点总结了近年来国内外吸附剂成型技术的研发进展，并对固体胺工业吸附剂的发展方向进行了展望。未来固体胺吸附法碳捕集技术的研发重点在于立足吸附反应机理和工业烟气的特性，创新成型固体胺吸附剂制备技术，提升吸附剂的CO₂吸附量、胺效率、机械与循环稳定性，研发低能耗的配套吸附工艺和核心装置。

随着新能源汽车市场的蓬勃发展，锂离子电池作为新能源汽车的关键部件，面临着关键金属资源尤其是锂资源供给不足的风险，回收废锂离子电池中所含的二次锂资源将成为解决锂资源供需问题、推动行业可持续发展的重要途经。因此为实现废锂离子电池中锂元素的高效提取，分步或优先提取的选择性提锂工艺备受研究者们关注。本文介绍了火法、湿法、机械化学法和电化学法四种当前主流的选择性提锂工艺，在阐述其基础反应机理的基础上，总结归纳了各工艺最新的研究成果，并从提取过程中的工艺能耗、物耗、回收率、选择性、环境影响等多个角度对各工艺的优势和不足进行了深入分析。最后，对废锂离子电池中有价金属资源化回收的发展趋势及前景进行了展望，为未来研发更加清洁高效的回收工艺提供参考。

中国系统工程学会过程系统工程专业委员会至今已成立了30年，本文是一篇纪念文章，全文分为四个部分。首先就过程系统工程（process systems engineering, PSE）作为一个学科在中国的缘起做一个简要回顾；其次，介绍了30年来PSE的发展贡献和问题，简要回顾30年来（特别是近10年来）PSE领域的重要成果及其对于过程工业的贡献，并对当前工作中存在的问题提出一些看法；再次，介绍了PSE面临的挑战和机遇，主要从全球和我国角度简要评述今后发展面临的问题，针对发展形势的要求，进一步指出了PSE学科将会有哪一些发挥作用的机会；最后展望未来，主要是对PSE今后工作提出了一些建议。

氨是基本有机化学工业及化肥生产的主要原料。工业上利用哈伯法合成氨，该工艺不仅耗能大且转化率仅有10%~15%。相比传统合成氨工艺，电化学合成氨有着清洁环保、反应条件温和等优点。本文综述了氮气、硝酸盐及一氧化氮作为氮源时电化学合成氨的特点与优势，并依据不同氮源的特点，剖析了电化学合成氨的反应机制。文中针对不同的氮源，分析总结了多种氢源方案与氢化机理，系统地概述了反应催化剂的研究进展。分别讨论了氮气在水中溶解度较差、硝酸盐在反应过程中元素价态跨度大而生成诸多中间产物、氮氧化物体系不稳定、电解体系中存在析氢竞争反应等问题，提出了通过改变氢源的组成或结构抑制析氢反应、开发新型高活性位点及氧空位的催化剂体系强化反应选择性、研制非水电解质体系提高反应速率及合成效率等解决思路。

针对CO₂排放这一全球性问题，我国明确2030年碳达峰、2060年碳中和的战略目标。发展高效CO₂化学转化技术是推进该战略目标实现的关键。通过CO₂化学利用技术可将廉价无用的温室效应气体转化为具有极高经济价值的重要化工产品，但目前仅有少数技术可以实现工业化应用。在此背景下，本文从CO₂利用技术的转化方式出发，阐述了各技术的基本原理，总结了国内外相关团队在CO₂化学利用技术基础与应用研究中的进展（包括CO₂加氢技术、CO₂甲烷重整、CO₂酯化反应、CO₂矿化利用），指出了目前CO₂化学利用技术研究所面临的挑战。最后，本文展望了各种CO₂化学利用技术的发展方向，并提出了发展建议。

合成气直接催化转化制乙烯、丙烯等低碳烯烃因具有原料来源广泛、流程较短等优点，成为目前合成气催化转化和烯烃制备技术的一个重要发展方向。本文首先介绍了合成气经费托合成直接制备低碳烯烃的路线（FTO），简单概括了铁基和钴基催化剂的研究进展以及催化反应机理。随后重点综述了近年来提出并发展的基于双功能催化体系的合成气直接制低碳烯烃路线（STO），详细阐述了金属氧化物的组成、配比等以及分子筛的酸性、孔道等性质对反应性能的影响，同时讨论了双功能催化体系以乙烯酮或甲醇/二甲醚为关键中间体的催化反应机理。最后对双功能催化体系的研究方向和挑战进行了展望。

丙烯作为重要的有机化工原料，国内外对其需求量持续增长，造成供不应求。丙烷脱氢（PDH）工艺是以丙烷为原料定向生产丙烯的技术，具有原料来源广泛、丙烯选择性高、产物简单易分离等优势，备受人们关注。本文主要阐述了近十年PDH反应中高稳定Pt基催化剂结构调控和工艺方面的研究进展。总结发现，Pt基催化剂具有最高的反应活性和丙烯选择性，然而，Pt基催化剂在反应中易积炭失活，且在高温下容易烧结团聚，造成稳定性下降。为提高Pt基催化剂的稳定性，研究者主要从催化剂结构设计和操作工艺条件优化两个角度出发。在Pt活性中心的调控方面：①调节Pt位点的结构特性，如分散度、粒径尺寸等；②加入金属助剂，如Sn、Cu、Ga、Zn等；③调控载体的酸性、比表面积、孔结构、金属-载体的相互作用等，能有效改善Pt基催化剂的抗烧结稳定性与抗积炭性能。在操作工艺条件优化方面，通过向丙烷原料中引入CO₂、H₂、水蒸气或者其他烷烃可增强Pt基催化剂的抗积炭稳定性、提高丙烯的收率。最后，文章指出有效耦合Pt基催化剂结构与操作条件是进一步提高PDH反应中Pt基催化剂稳定性和丙烯收率的关键。

工业发展带来了经济效益的同时，伴随着化石燃料的日益枯竭和CO₂的大量排放，加剧了温室效应，出现了全球变暖的问题。我国在倡导节能减排的同时，大力发展CO₂固定技术，将大气中丰富的CO₂转化为可以供人们利用的化工原料、燃料甚至更高附加值产品，不仅能够保护环境，同时还可提高经济效益。当前全球可再生能源规模的不断扩大缓解了传统能源消耗的压力，同时可再生能源可以为固定CO₂提供可持续的、清洁的驱动能量，并且随着分子生物学的发展，生物法固碳技术越发成熟，同时较其他固定CO₂方法而言，生物法固碳具有条件温和、选择性高、产品多样等优势，因此利用可再生能源耦合生物催化进行CO₂的固定逐渐成为了这一领域的研究重点。本文总结了近年来生物催化与电化学、光化学反应耦合固定CO₂的研究，包括光、电催化与酶催化偶联以及光、电催化与全细胞催化偶联对CO₂的利用，简述了其耦合催化原理与研究进展，并总结了目前研究需要突破的关键技术及提高CO₂催化转化效率的方法。

水蒸气广泛存在于空气和工业气体中，收集利用或去除水蒸气都需要利用高吸水储水的吸附剂。金属有机框架材料（metal-organic frameworks，MOFs）作为一种具有高孔隙率、高比表面积的新型多孔材料，同时具备网状结构和孔径可控调节的特性，被广泛应用于吸附、分离、催化、过滤等多个领域。将MOFs应用于水吸附领域不仅要求MOFs具备较高的水稳定性，还需要具备亲水和吸附-脱附循环能力。本文综述了水稳定性MOFs的基本组成，基于皮尔森软硬酸碱理论的设计原则，水吸附行为的影响因素以及空气集水、气体除湿等应用领域的进展，以饱和吸湿量为参考罗列了13种水吸附MOFs及其衍生物的物理参数。最后总结了水吸附MOFs在合成机理、批量制备和应用领域存在的问题，并对应提出了解决思路，期望为MOFs在水吸附应用的研究方向提供有价值的参考。

聚丙烯醇的生产过程会产生乙酸甲酯-甲醇-乙酸乙酯共沸混合物，如果不及时处理，必然会造成环境污染和资源浪费。本文采用变压精馏的方式，针对乙酸甲酯-甲醇-乙酸乙酯体系设计了两种产品顺序不同的变压精馏分离序列，并采用遗传算法以年度总费用最小为目标，对两种分离序列进行优化设计以获得最优的设计参数。优化结果表明，两种变压精馏分离方案的设备投资费用分别为5.6×10⁵ USD/a和5.7×10⁵ USD/a，能耗费用分别为8.8×10⁵USD/a和1.0×10⁶USD/a。此外，对具有经济优势的变压精馏分离方案进行了控制结构的构建，使该过程在面对进料流量扰动和进料组分扰动时仍能维持稳定，稳定之后的三种产品纯度仍能维持在设定值附近。

随着日益增长的能源需求，人类社会对于传统碳基化石能源过度依赖，不仅加速了地球上有限能源储备的消耗，还导致大气中二氧化碳（CO₂）不断累积。如何对二氧化碳进行可持续的捕获再利用，实现高效的零碳网络循环，已成为人类亟需解决的重大挑战之一。近年来，使用绿色可持续电力的电化学二氧化碳还原反应（CO₂RR）生产增值化学品成为研究热点。本文首先介绍了CO₂RR的基本电化学反应原理；然后总结了电化学还原CO₂制备甲酸/甲酸盐的主要金属基催化剂，着重介绍了Bi、Sn、In三类金属基催化剂的设计调控策略；进一步概括了电化学相关的原位表征手段，分别介绍了原位光谱技术和原位X射线表征技术；最后对电催化二氧化碳还原研究领域的未来发展进行了展望。

中国的乡村振兴实质是以农业粮食生产为基础，集加工、生态环境和绿色能源一体的乡村产业拉动的振兴，以空间视角，与城市和工业园的产业本质区别是农业产业资本承载密度低，效益差。文中指出，可以借鉴国外经验，如荷兰、以色列的高科技农业，日韩政策引领的乡村产业园以及美、德两国的生物能源基金拉动通道模式等。但中国是人口众多的大国，在确保粮食安全下，中国的乡村振兴国策必须是以农业种植为基础的乡村振兴。文章提出：集中国的光伏风电世界领先技术，处于后工业化时代初期的先发及体制优势，孵化、探索乡村区域内集农业种养、生态环境、绿色能源及加工一体化的乡村产业园，并辅以全国生物能源产品拉动基金加以促进，可以走出一条适合中国国情的乡村振兴之路。

金属氧化物-分子筛（OX-ZEO）双功能催化剂可实现CO _x 加氢制低碳烯烃的高选择性转化。本文概述了OX-ZEO催化CO _x 加氢制低碳烯烃反应中金属氧化物的研究进展，通过对CO _x 加氢制甲醇/乙烯反应热力学分析指出了“接力催化”的优势，重点讨论了金属氧化物的种类和组成、制备方法及金属氧化物和分子筛的“亲密度”对催化性能的影响，探讨了催化反应机理、氧空位的作用及抑制副反应的策略。分析了OX-ZEO催化反应面临的问题和挑战，展望了OX-ZEO催化体系的发展趋势，认为通过元素掺杂、助剂修饰、优化制备条件等可提高金属氧化物的氧空位含量，进而可提高催化活性，也可通过对金属氧化物进行表面疏水改性抑制副产物CO₂，提高C原子利用率。

乙烯是石化工业中最重要的工业原料之一，然而乙烯产品中少量乙炔杂质的存在会直接影响乙烯的下一步应用。乙炔选择性催化加氢被认为是脱除乙炔杂质最有效的方法之一。本文综述了乙炔选择性加氢催化剂近年来的研究进展，介绍了乙炔选择加氢的反应机理，归纳总结了活性组分、助剂、载体以及结构对乙炔加氢催化剂性能的影响。鉴于Pd基催化剂仍然是工业应用的主流催化剂，文中综述了Pd基催化剂的研究现状和目前存在的一些挑战，同时提出了催化性能优化的建议。最后，就如何进一步提高乙炔选择性加氢催化剂性能的发展趋势进行了归纳，主要从单原子合金催化剂、催化剂微观调控以及电化学炔烃加氢方面进行论述，为未来提高乙炔加氢催化剂的性能提供了指导方向。

实现非贵金属催化剂在加氢反应中的广泛应用对工业催化领域具有重要意义，新型碳包裹非贵金属催化剂因其优异的结构稳定性和催化加氢性能而备受关注。本文综述了近年来碳包裹非贵金属催化剂及其制备方法的研究进展，归纳总结了不同制备方法对碳包裹结构的影响以及其优缺点，并介绍了碳包裹非贵金属催化剂在硝基类芳烃、羰基类芳烃、苯酚、喹啉加氢以及费托合成等加氢反应中的催化性能以及稳定性表现。文中提出：目前该催化剂亟需解决的问题是实现金属粒子尺寸以及碳壳结构的可控调变，今后的一个研究方向是进一步探索能够简便调节催化剂结构并且经济可行的制备方法。

单原子催化剂（SACs）是一种将金属以原子态负载于载体上的新型材料，具有原子利用率高、催化活性强和易回收等优点，使其在催化降解有机污染物方面备受关注。本文介绍了SACs的催化影响因素，总结了SACs催化降解有机污染物在环境领域中的应用。此外，着重综述了不同过渡金属（Fe、Co、Mn、Cu等）单原子催化剂在基于双氧水或过硫酸盐的高级氧化技术中的催化机理，单原子金属（M）一般与N键合形成活性位点M—N _x，活化氧化剂生成自由基或单线态氧，高效降解有机污染物。最后，提出未来SACs在催化降解有机污染物的研究方向是合成金属负载量高、稳定性高、pH适用范围更广的SACs，以及根据SACs的结构-性能关系和催化机理，对目标污染物设计特定催化剂。

氢能是全球能源技术革命的重要发展方向，在氢能产业发展过程中，开发高效、安全和低成本的氢能储存技术是实现大规模用氢的必要保障和关键。本文综述了当前主流的四种氢能储存技术，即高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢、固体材料储氢的原理和技术特点，分析整理了这几种储氢技术的优缺点，讨论了各类储氢方式的最新研究现状和面临的关键挑战，并对未来储氢技术的优化和发展趋势进行了展望。可以发现，为了提高储氢量，研究人员都将重心放在开发具有成本效益、提高能量密度的储氢技术上。其中，高压气态储氢应着力开发低成本、高性能的碳纤维复合材料，降低Ⅳ型瓶的成本；低温液态储氢应把研究重点放在降低液压成本以及寻求廉价易得的保温材料上；对于有机液态储氢来说，寻求高效催化剂可以大幅度提高其储氢能力；固体材料储氢应着力研发高效催化剂，寻求可以提高氢气与材料相互作用力的途径。政府、企业及科研院应大力推进储氢技术的研究，加速氢能产业发展，早日实现碳中和目标。

质子交换膜水电解（PEMWE）制氢具有可适用于风能太阳能等可再生能源的间歇性和波动性、能量转换效率高、启动快速、占地小等优点，成为目前绿氢制取重点关注的技术。膜电极作为水电解制氢关键核心部件，对于水电解制氢的性能、效率和寿命至关重要，并随着量产规模的扩大在系统成本中的占比越来越高。发展高性能、低成本和高耐久性的膜电极对于绿氢的低成本大规模制取具有重要意义。本文综述了近年来质子交换膜电解水制氢膜电极中质子交换膜、催化层、多孔传输层等关键材料部件以及膜电极制备技术的研究进展和成果，并进行了简要评述。从膜电极设计和开发的角度系统地梳理了如何提高电解制氢性能、降低水电解制氢膜电极成本等方面的进展。最后，就未来膜电极研发的方向提出了建议。

固液混合技术是广泛应用于工农业生产中固体分散、溶解和浸出、结晶和沉淀、固体催化反应以及粉剂农药混合等领域的一种重要操作技术。固液两相混合的均匀性对产品的生产或应用有着重要的影响。因此本文综述了固液两相混合技术的研究现状。首先介绍了固体颗粒在液相中的分散机理，讨论了常见的两大类固液两相混合方法，即化学分散法与物理分散法。其中化学分散法包括添加表面活性剂与偶联剂以及进行电化学改性；物理分散法包括使用搅拌釜、撞击流混合器、射流混合器、静态混合器、动态混合器进行的机械混合以及超声分散和通过静电分散进行的预分散。同时介绍了部分具有代表性的固液两相分散混合均匀性的检测方法，如探针、图像分析处理、超声衰减、动态光散射、电阻层析成像等。最后在分析现有问题的基础上对固液两相混合技术未来在多元化、智能化方向上的发展进行了展望。

低碳烃（C₁~C₃）混合物的分离和纯化是化工过程中最重要且耗能最大的过程单元之一，开发温和条件下低能耗高选择性吸附分离C₁~C₃分子的固体吸附材料迫在眉睫。金属有机框架材料（MOFs）作为一类相对新颖的多孔有机-无机杂化材料，因其可控的拓扑结构和多样的化学微环境，在低碳烃分离和纯化领域受到广泛关注。本文概述了MOFs作为分离和纯化低碳烃气体吸附剂的特性，重点关注了MOFs材料在C₁（CO₂/CH₄）、C₂、C₃烯/烷烃以及烯/炔烃分离领域的应用进展。首先归纳了MOFs材料在C₁~C₃烃类物质分离过程中的三种常见分离机制，并据此回顾了近年来MOFs材料对常见C₁~C₃烃类分子的吸附及分离性能；分析了MOFs材料在C₁~C₃烃类物质分离过程中的构效关系，总结了MOFs材料的孔道尺寸/形状、骨架柔性和表面功能的调控理念与方法，并提出MOFs材料成本高、水热稳定性差、主客体关系难以精准探测等制约其应用发展的现状。文章指出未来研究重点为开发低成本多样化专一性的新型配体，构造复合型吸附剂，并明确吸附分离过程中分离体系主客体性质，为MOFs材料用于低碳烃分离的定向设计提供了探索方向。

稀土金属元素是我国重要的战略资源，因其在高精尖产品中的独特作用，稀土金属元素的分离纯化显得格外重要。膜分离技术是一种高效率、低能耗、环境友好的分离手段，在众多领域应用广泛，将其用于稀土金属分离可明显提升分离效率，降低稀土工业对环境的破坏，但目前的研究尚处于起步阶段，将面临较多挑战。本文介绍了膜技术分离稀土金属的三种策略，包括离子印迹膜、聚合物包合膜和液膜，总结了膜材料的制备方法和分离性能，分析比较了膜技术细分类型的特点和利弊。本文还指出离子印迹膜的选择分离性优势巨大，但在吸附容量上仍有提升空间，也是未来几年膜分离技术的研究重点；聚合物包合膜和液膜分离技术，可根据萃取剂类型和用量灵活调整活性位点种类和数量，在膜技术分离稀土金属的工业化应用方面具有较大潜力。

半纤维素是木质生物质资源的三大主要组分之一，经化学、生物的方法转化为糠醛（FAL）、糠醇（FOL）、乙酰丙酸（LA）和γ-戊内酯（GVL）等高附加值化合物可实现含碳可再生资源高值化利用，对发展可再生生物能源具有重要意义。本文从催化剂、氢源和溶剂的角度综述了国内外半纤维素、FAL和FOL直接转化为GVL的研究进展，归纳了串联反应中木糖合成FAL及FAL合成GVL的典型动力学模型。Br?nsted/Lewis酸位点可调的双功能酸催化剂如金属改性的分子筛，是催化半纤维素及其衍生物转移加氢合成GVL的高效催化剂，文中指出酸性位点调控的策略和机制是催化剂研究的关键问题；开发多金属协同、酸碱协同的多功能催化剂是创新催化体系的方向。

总结了2022年度国家自然科学基金委员会化学工程与工业化学（B08）领域科学基金各类项目的申请、受理和资助概况，对B08下属16个二级代码的基金申请与资助分布情况进行了分析，为下一年度国家自然科学基金项目申报提出了建议。

层状双金属氢氧化物（LDH）是磷酸盐去除的良好吸附剂，具有表面易改性、电荷可调、层间距可控、吸附能力强和吸附速度快的特点，能够有效解决水体富营养化问题。本文从LDH除磷性能的优化出发，综述了LDH的结构特征、除磷机理、制备方法、剥离方法的前沿理论和应用案例；基于目前LDH用作磷酸盐吸附剂面临着易团聚、胶体溶液不稳定、性能受控于pH以及难回收等问题，分析了磁性LDH、生物炭/LDH、GO(rGO)/LDH等复合材料的复合方法和性能改进方案，指出了LDH复合改性和LDH膜材料的研究新趋势，以及主要研究重点与热点。希望本文能够为LDH在水处理领域的研究提供新思路，为深入优化LDH吸附和膜分离性能提供理论支持和方向引导。

氢能是人类生存和发展所需能源的重要补充。氢能产业，特别是氢燃料电池车，其开发与利用已经引起了全球范围内的普遍重视。然而，决定该产业快速发展的关键因素之一是清洁的氢气来源，如何使氢能产业更具经济环保竞争力。通过可再生能源发电电解水制氢将能量以化学能的形式储存起来，不仅能利用可再生能源制取高热值的氢气供使用，同时从制氢源头利用清洁的可再生能源可有效减少碳排放。为此，本文主要分析讨论了可再生能源发电与电解水制氢技术的耦合制取氢气的发展现状与发展趋势，简述了目前国内外利用可再生能源发电制取氢气项目的研究进展，并介绍了一些典型的清洁制氢案例。可以看到，风电、太阳能制氢是目前较为成熟的技术，但仍需提升其经济竞争力。而水电资源分布不均等缺点阻碍了其规模化发展。因此，政府、企业及科研院所需大力推进可再生能源发电制氢研究，有效解决氢能制备的效率问题，加速绿色氢能产业发展。

在碳达峰、碳中和的目标背景下，生物柴油被认为是替代化石燃料最有前途的新型能源之一。作为新型的加热方式，微波强化技术克服了传统加热方式下受热不均等缺点，在与不同催化体系偶联的过程中显著促进了酯交换反应的效率，较大幅度地提高了生物柴油的产率。本文归纳了微波技术强化酯交换反应制备生物柴油的优势，介绍了微波强化技术偶联均相催化、非均相催化、离子液体催化以及酶催化技术在生物柴油制备领域的研究进展，阐述了微波强化技术偶联各催化体系的利弊。从催化效率和环保等方面考虑，微波强化偶联非均相催化和酶催化具有更优的研究前景。最后，就该领域的研究方向提出几点展望与建议。

费托合成水相副产物主要为C₁~C₈醇（甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇）与水的混合物，其中水的质量分数高达95%，且C₂~C₈醇与水均形成最低共沸物。此类醇水混合物的完全分离虽具重要价值，但难度大、能耗高，一直是学界和工业界的关注热点。本研究充分利用C₂~C₃醇水混合物的均相共沸物特性和C₄~C₈醇水混合物的高度非均相共沸物特性，提出两塔-侧线分相器工艺：通过侧线精馏塔实现C₁~C₃醇水、富C₄~C₈醇水和水的精准馏分切割；富C₄~C₈醇水混合物通入分相器以打破精馏边界，其中富水相返回侧线精馏塔，富醇相进入汽提塔，得到无水C₄~C₈醇混合物。基于年度总成本（total annual cost，TAC）的稳态优化表明，与常规三塔粗分流程相比，两塔-侧线分相器工艺能够降低TAC 14.79%，节约能耗15.96%。进一步，建立了两塔-侧线分相器工艺的控制结构，动态模拟表明，结合浓度控制器与前馈比例的控制结构表现出良好的控制性能。

多孔液体（porous liquids，PLs）作为一种新型材料，由于兼具固体多孔性和液体流动性，在催化、储能、石油化工、光电材料、气体吸附分离、气体储运、生物医药等领域具有广泛的应用前景。但多孔液体制备过程中存在合成路线复杂、有机溶剂挥发、液体黏度大、久置沉淀等问题，制约了多孔液体的进一步发展与应用。本文围绕多孔液体的设计制备过程中存在的可行性、稳定性、流动性及碳捕集性能等问题，阐述了多孔液体的种类，综述了近年来多孔液体制备方法和流程以及多孔液体内核外冠结构对稳定性、流动性的影响，概述了目前多孔液体在碳捕集方面的研究进展。最后对多孔液体在制备合成方面的挑战进行了归纳总结，在气体吸附分离及其他方面的应用进行了展望。

铋系半导体材料具有特殊的层状结构以及合适的带隙，具有良好的可见光响应能力以及稳定的光化学特性，作为一类新型的环境友好型光催化剂在环境修复与解决能源危机等领域受到广泛关注，已成为近年来的研究热点。然而，铋系半导体光催化剂距离实际大规模应用仍存在一些亟需解决的问题，如光生载流子复合率高、对可见光谱的响应范围有限、光催化活性较差、还原能力较弱等。本文首先介绍了铋系半导体材料的典型特征、制备方法与反应机理，在此基础上着重阐述了铋系半导体光催化在形貌调控、构建异质结、离子掺杂、碳质材料掺杂、贵金属沉积、染料敏化等改性手段的研究进展以及在降解水体污染物、杀菌消毒、空气净化、制氢、还原CO₂、有机合成等领域的应用成果。最后对铋系半导体光催化剂的未来前景做出展望，指出其未来的研究方向应致力于从多手段耦合改性、拓展其应用领域以及深入探究反应机理等方面开展。

目前，大多数柔性压力传感器采用不可降解材料制备，导致在使用完成后无法处理，堆积过多成为电子垃圾，给环境带来很大压力。随着科学技术的发展，可降解材料的出现为柔性压力传感器的变革提供了巨大的机会。基于可降解材料制备的柔性压力传感器由于在个人健康管理、医疗监控、环境监测等领域发挥着重要作用，且在减少电子垃圾，缓解环境问题方面具有巨大潜力，已成为当今的研究热点。基于此，本文从柔性可降解压力传感器的关键制备材料出发，将柔性可降解压力传感器分为基于可降解聚合物基底的柔性压力传感器、基于可降解导电材料的柔性压力传感器以及基于聚合基底和导电材料双降解的柔性压力传感器，并对三类柔性可降解压力传感器的国内外研究进展进行了综述。首先，简单介绍了柔性可降解压力传感器关键制备材料的种类及传感器的制备过程；其次，对每种类型传感器的优缺点及应用领域进行了总结；最后，指出了柔性可降解压力传感器目前存在的问题及今后的发展趋势，以期为柔性可降解压力传感器的开发和应用提供参考。

木质素是一种广泛存在于植物中的天然酚类高分子，具有来源广泛、含氧官能团丰富、含碳量高等优点。对木质素进行修饰改性、复合、热解炭化能够获得性能优异的木质素衍生吸附材料，在废水处理中具有广泛的应用前景。本文对木质素的分子结构特点进行了概述，总结了木质素基吸附剂的种类及其制备方法，详细介绍了木质素基吸附剂的修饰改性方法，如金属离子、含N、O、S官能团表面修饰以及复合改性等，并综述了木质素基吸附剂在染料、药物、重金属废水处理中的应用研究。最后，对木质素衍生吸附材料目前存在的问题以及未来的研究方向进行了总结和展望，如何实现木质素衍生吸附剂的可控制备和规模化生产，提高吸附剂在实际环境中的适用性是未来的主要研究内容。

赤藓糖醇具有较高的相变焓、无毒以及优异的热稳定性，作为综合性能较好的中温相变储能材料被广泛研究。但是，赤藓糖醇在相变过程中存在易泄漏、过冷度大以及导热性能较差的缺点，导致其热能的利用效率不高，极大地限制了其作为储热材料的应用。本文综述了近年来在解决赤藓糖醇相变储热材料易泄漏、过冷度高和热导率低等问题的研究进展。赤藓糖醇定型复合相变储热材料的制备方法主要有共混压制法、静电纺丝法、微胶囊法及多孔材料吸附法等，可根据不同制备方法采取相应复合策略以达到对其封装定型、降低过冷度和提高热导率的目的。最后认为未来对赤藓糖醇复合相变储热材料的研究除了解决其本身存在的热性能问题，还需对其进行功能化，以拓展其应用前景。

由生物质转化得到的生物炭材料因其成本低且环境友好被广泛用于环境领域，且对我国实现碳达峰与碳中和有积极的促进作用。非金属氮掺杂生物炭由于氮元素的引入，呈现表面碱度以及多吸附位点的特性，提高了其对污染物的去除性能，然而对氮掺杂生物炭材料的绿色可控合成及掺杂机理的关注不够。本文综述了近几年来国内外氮掺杂生物炭材料的制备及其在环境中的研究应用，梳理了氮掺杂生物炭材料中含氮官能团的类型和不同制备方法，含氮官能团包括吡啶N、吡咯N和石墨N等，其含量和类型受氮源、热解温度和时间的影响，阐明了其中的氮掺杂机理由氮源分解的中间产物、生物炭表面官能团和掺杂过程中的活化剂等因素决定。最后，对氮掺杂生物炭在环境方面的应用及作用机理进行探讨，并在此基础上提出未来研究高效氮掺杂生物炭的重点和研究方向，以期为氮掺杂生物炭在环境中的实际应用提供参考。

结合目前废旧轮胎资源化处理现状及研究成果，本文对热解机理、热解技术进行分析、对比，着重介绍了热解温度、升温速率、物料粒径、催化剂等工艺参数对热解产物产率的影响，分析表明Coast-Redfern积分法所得动力学模型较准确，平均反应活化能为129.5kJ/mol；现有的研究表明，热解温度对产物产率影响最大，气相产物与液相产物产率随温度升高而增加，其中液相产物产率相对较高的热解温度在500~550℃范围内，固相产物品质较高的热解温度在500~650℃范围内。其次对其固、液、气三相产物特性及应用和污染物（S、PAHs）的分布与控制方法做了归纳总结，为废旧轮胎热解技术向工业化发展提供技术依据。

综述了化工精馏釜残危废的无害化处理技术以及不同种类及属性的化工精馏釜残特异的资源化利用方案和途径。从工程应用角度阐述和分析了精馏釜残不同的无害化处理技术的使用范畴、优缺点、技术现状和进展方向。根据不同精馏釜残的成分及物性特点，总结了不同种类精馏釜残的资源化利用方案。在此基础上针对目前产量大且组分复杂的酚基精馏釜残，提出对精馏釜残轻重组分进行多元化资源转化与无害化处理方案，并就此进行了综合分析，对精馏釜残资源化利用技术进行了初步的思考。

聚丁二酸丁二醇酯（PBS）被公认为是可完全生物降解的可降解塑料，在应用方面具有替代现有普通难降解塑料的潜力，但近年其合成原料，尤其是1,4-丁二醇（BDO）价格不断上升，导致PBS成本不断增加。为了更好地了解和掌握BDO合成的工艺过程、现状、存在问题和最新的发展方向，本文首先简单总结了过往基于化石基方法合成BDO的不同工艺路线，并详细阐述了Cu、Ni、Pd、Pt和Rh基催化剂化石路线合成BDO过程的进展；然后介绍了基于生物路线合成BDO的最新进展，主要着眼于不同生物质基原料（如丁二酸、糠醛/呋喃、1,4-脱水赤藓糖醇和其他糖类等）合成BDO的方法；随后简单地描述了生物质合成BDO生命周期评估以及资本和运营成本，并对化石基和生物基合成BDO做了简要的对比，最后总结和展望了BDO合成中存在的问题和发展方向，即如何开发低能耗和高效催化剂将分别成为化石基和生物基合成BDO的重点所在。

为解决当前纺织印染行业大量使用高污染、高能耗且易褪色的传统化学染料和颜料的问题，针对结构生色材料所具有的不含着色剂、颜色鲜艳、不易褪色等特点，本文综述了近年来光子晶体结构色纺织材料的制备及应用研究进展。介绍了光子晶体结构及其结构生色机理，阐述了结构色纺织材料常用的制备方法，着重归纳了光子晶体结构色在纤维、纱线、织物及颜料等方面的应用，并分析了其在应用过程中存在的问题。分析表明，光子晶体结构色纺织材料已经可以达到大面积快速制备，且在织物上构筑结构色较为方便且研究较多，在纱线上构筑结构色的研究较少，在纤维上构筑结构色容易赋予其功能性且相关研究逐渐增多。最后总结了光子晶体结构色应用于纺织领域所存在的问题，并对该研究方向进行了展望。

抗生素被广泛应用于治疗疾病、畜牧养殖业及病虫害防治等，然而抗生素大规模的生产及使用，对生态系统造成了持久性破坏。同时，未完全降解的抗生素在环境中逐步积累，导致抗生素抗性基因（ARGs）的富集，对环境造成极大的威胁，因此亟待开发经济、高效且可削减ARGs的抗生素处理方法。零价铁（ZVI）因廉价、易操作、不产生二次污染，被广泛用于含难降解污染物的污水处理过程，并在抗生素废水的处理中进行了广泛研究。本文从ZVI及其耦合技术对抗生素的作用机制与ZVI对厌氧消化的影响等方面，综述ZVI及耦合技术在处理抗生素废水中的应用。文章指出，ZVI主要通过产生羟基自由基（·OH）氧化降解抗生素，此外ZVI被腐蚀后形成的氢氧化物、氧化物也可吸附去除大量抗生素。零价铁-光芬顿与零价铁-电芬顿耦合工艺分别通过光能与电能促进·OH的产生，并实现Fe²⁺的循环利用。ZVI耦合厌氧生物处理过程中，ZVI可优化微生物群落，提高酶活性，从而促进厌氧消化降解抗生素，并削减部分ARGs。针对以上工艺特点，合成廉价高效的ZVI材料、探索ZVI对厌氧消化过程中ARGs的削减机制将是ZVI及其耦合技术强化抗生素废水处理的研究重点。

超吸水材料具有吸水倍数高、保水能力强、外观柔软、内部呈多孔网状结构等优点，但存在对含电解质水溶液吸收能力有限的问题。本文首先分析了超吸水材料的吸附机理，在此基础上着重介绍了超吸水树脂、超吸水纤维、超吸水膜、超吸水织物基气凝胶吸水材料的制备原理与特点，其次概述了不同形式吸水材料对去离子水、盐水、合成尿、尿素的吸附机理差异，指出增加吸水材料的比表面积、亲水基团数量、分子量，适当的交联度和中和度，并结合高的渗透压、静电排斥力、额外添加无机粒子可提高吸液能力，随后简述了高分子气凝胶与纺织品相结合构筑超吸水织物在安全防护领域的应用情况，最后对超吸水材料的可增长点进行了展望，以期为提高超吸水材料对含电解质水溶液的吸收能力提供理论参考和技术支持。

氢作为一种清洁能源，越来越受到人们的重视，氢能利用技术的需求日益迫切。氢能的利用关键挑战在于氢气的储运，促进剂作用下氢气水合物可使氢气在相对温和的温压条件下安全、长期地储存，为储氢提供了一种选择。水合物储氢因其安全环保的特性具有巨大的工业化应用潜力，其目前工业化应用的两个关键问题即为储氢密度与储氢速率。本文首先回顾了氢气水合物的研究历程，阐述了几种常见氢气水合物的相平衡数据，然后归纳了不同晶型氢气水合物的储氢密度，最后总结了物理方法强化与化学方法强化对水合物储氢速率的影响，通过对近年来水合物储氢评估与总结，提出了当前水合物储氢存在的问题与未来研究方向，以期为水合物储气的工业化应用和氢气水合物的研究提供参考。

好氧堆肥是实现有机固体废物无害化、稳定化以及资源化的有效手段。近年来，生物炭作为一种堆肥调理剂在优化堆肥环境参数、加速堆肥进程与提升堆肥品质等方面显示出广阔的前景。生物炭具有丰富的多孔结构和巨大的比表面积以及高效的持水能力、阳离子交换能力和吸附能力，这些性质对促进堆肥进程有巨大优势，比如强化微生物群落活性、促进有机物降解与腐殖质形成、减少臭气和温室气体排放、降低重金属和抗生素以及其他污染物的生物有效性等。本文综述了生物炭在不同类型有机废弃物好氧堆肥过程中的作用，总结了基于生物炭的强化手段在堆肥中的应用，并提出了生物炭未来研究的发展方向，旨在从功能材料方面优化好氧堆肥工艺，并为生物炭在好氧堆肥中的应用提供理论依据和数据支撑。

吸附式空气取水技术因其适用环境范围广、低碳环保的特性，被认为是解决全球水资源短缺问题的重要技术之一。吸湿材料的特性决定着该技术的取水性能。本文对吸湿材料的最新研究进行了系统的归纳与总结。重点介绍了吸湿性聚合物和复合吸湿剂（多孔材料-盐、聚合物-盐、聚合物-聚合物和多孔材料-聚合物），并对各类吸湿剂的性能特点以及在吸附式空气取水系统的应用展开详细介绍。发现复合吸湿剂的吸湿性能更强，特别是聚合物类复合吸湿剂，满足宽领域吸附的要求，进而提高了在干旱地区的取水效果，在未来具有很好的应用前景。最后，指出了吸湿材料需要进一步研究和解决的相关问题，以期为推进吸附式空气取水技术早日实现从实验室研究到规模化工业应用提供有价值的借鉴和参考。