作为第三代新兴太阳能电池的代表，钙钛矿太阳能电池自诞生起就发展迅速，其小面积器件效率已经达到26.7%的高水平。本文系统性地回顾了钙钛矿太阳能电池的最新研究进展，涵盖了单结和叠层结构的最新发展，以及其产业化和空间应用潜力。首先，介绍了单结钙钛矿太阳能电池的不同带隙特性，包括常规带隙、宽带隙和窄带隙钙钛矿材料，分析了它们在光吸收和能量转换效率方面的优势与挑战。其次，探讨了钙钛矿基叠层太阳能电池的多种设计，包括钙钛矿-晶硅叠层电池和全钙钛矿叠层电池，强调了叠层结构在提高光电转换效率和拓宽应用范围方面的潜力。在产业化方面，本文分析了大面积钙钛矿太阳能模组的光伏性能和制备技术的发展，展示了这一领域的商业化进程及其面临的技术和市场挑战。同时，本文还关注了钙钛矿太阳能电池在空间应用中的前景，强调其在极端环境条件下的可靠性和效率。最后，总结了钙钛矿太阳能电池的当前成就和未来展望，提出了持续研发和技术突破对推动这一领域发展的重要性。随着技术的不断进步，钙钛矿太阳能电池有望在可再生能源领域发挥更大作用，为全球能源转型贡献力量。

氢致损伤或氢脆（hydrogen-induced damage or hydrogen embrittlement）是氢能装备安全服役过程中面临的主要挑战之一。本文综述了氢致损伤的特性与机理、测试与评价技术以及抗氢损伤材料本质安全设计的最新研究进展与挑战。近年来在氢致损伤机理和测试技术方面取得了显著进展，但其高度复杂性的本质仍使可靠性评价和工程实践面临诸多难题。未来，需进一步完善氢致损伤理论体系，按实际应用场景评价临氢部件在全寿命周期的氢致损伤敏感性，并结合抗氢损伤设计的工程实践，为氢能产业的安全健康发展提供技术支撑。

绿色氢能有望在未来与基于可再生能源的新型电力系统并肩发展，共同助力碳中和目标的实现，它可在下游燃料、化工、炼钢、炼油等领域广泛应用，在所有的动力领域也有潜在应用前景。自2022年以来，绿色氢能在绿色甲醇、绿氨合成方面需求强劲，并有望在众多的氢能应用领域率先实现工业化。但绿色氢能究竟适用于合成甲醇还是合成氨，在技术和产业层面理解均不清晰。本文就绿氢转化制绿色甲醇和绿氨进行技术和产业层面分析，主要内容包括绿色甲醇、绿氨合成/分解技术介绍，过程及经济性的定性描述与定量分析等，试图给出一个较清晰的脉络，期盼为我国绿色氢能发展提供参考。

在全球能源转型与可持续发展的背景下，液态有机储氢（LOHCs）技术作为氢能安全高效储运的重要方案，已成为氢能产业的研究热点。环烷烃储氢载体，如甲基环己烷和环己烷，因其较高的储氢密度、低廉的价格和良好的化学稳定性，成为LOHCs的重要选项。然而，环烷烃的脱氢反应效率和选择性受到多种因素的制约，必须深入研究反应器的设计策略，优化催化剂与反应器之间的匹配。本文系统论述了各类反应器基于传质和传热特性提升的设计策略，详细阐述了其对催化环烷烃脱氢高效释放氢气性能优化的重要影响。深入分析了环烷烃脱氢反应器内传质、传热、传动与反应过程之间的协同作用并加以利用，不仅能够大幅提高环烷烃脱氢效率，还能显著提升能量与资源的利用率。结合前沿的反应器设计理念、多尺度建模与实验验证，有望为高性能脱氢反应器的开发与优化及其在工业中的应用提供重要的理论基础和技术路径，为化工过程的效率提升和可持续发展提供新的指引。

尿素是一种关键的农业氮肥，是作物生长不可或缺的原料。电催化CO₂和NO₃^-共还原的C-N偶联反应制尿素被认为是实现清洁和可持续生产的一种有前途的策略，引起了广泛关注。相比于传统的Bosch-Meiser工艺，C-N偶联反应具有降低能耗和减少碳排放的潜力。本文综述了电催化CO₂和NO₃^-共还原合成尿素的最新研究进展，深入探讨了该反应的机理，结合原位表征和密度泛函理论计算，揭示了促进C-N偶联和提升尿素合成效率的微观机制。本文还总结了提高尿素产率的关键催化剂设计策略，包括杂原子掺杂、缺陷工程、异质结构构建、合金化和原子尺度等调控策略。最后，本文提出了未来研究及工业化应用的挑战与展望，特别关注如何在大规模生产中实现高效、低能耗的尿素合成，同时分析了催化剂的结构设计和精细调控，为实现可持续尿素生产提供理论和实践支持。

户外设施表面覆冰问题严重影响了其正常运行。传统除冰方法（如加热、化学除冰剂及机械除冰）存在高能耗、环境不友好以及对设备的潜在损害等问题。因此，亟需开发绿色、经济且长效的防冰策略。近年来，构建防冰涂层已成为应对覆冰问题的重要需求，也成为了防冰领域的研究热点。本综述梳理了当今防冰涂层的前沿研究进展，并讨论了防冰涂层的生物基原料替代的可能性。首先，综述了防冰涂层的主要类型（包括超疏水、超润滑、光热、电热以及活性防冰涂层）及其发展现状。其次，重点介绍并分析了自愈合防冰涂层的研究进展，讨论了自愈合特性给防冰涂层带来的重要价值。然后，总结了抗冻蛋白（AFP）的防冰作用机制与AFP防冰涂层的研究现状。最后，对防冰涂层的未来发展方向进行了展望。

甲醇等一碳化合物作为生物制造的一种绿色可持续低碳原料，不存在与人争粮的问题，具有巨大的应用发展潜力。能够天然利用甲醇的毕赤酵母研究历史长，已被广泛应用于多种重组蛋白的生物制造中，成为甲醇利用性能优良的底盘细胞工厂。近年虽然对毕赤酵母的生理学、甲醇代谢网络、蛋白分泌表达途径及关键元件挖掘开展了大量的研究，积累了大量知识，但仍存在影响其高效应用的一系列关键问题，如甲醇及其代谢物对细胞毒性的复杂影响机制认知有限、细胞鲁棒性及甲醇利用相关的“生命暗物质”挖掘能力不足、甲醇高效转化成目标蛋白的工程化手段有限等。本文综述了国内外有关毕赤酵母生物转化甲醇合成重组蛋白的研究现状，重点总结讨论了毕赤酵母细胞工厂转化甲醇及蛋白表达优化策略，最后探讨了当前毕赤酵母生物转化甲醇生产重组蛋白过程中面临的挑战，并对其未来的生物技术创新和应用进行了展望。

生物基材料是推动化工新材料领域产业升级转型的重要支撑，本文以发酵法为核心，系统总结了生物基材料及单体模块原料端、过程端、产品端的相关进展；概括了生物制造产业背景下第二代、第三代碳源迭代更新的技术壁垒和挑战，提出构建多维生物质碳源供给体系和保障机制，以突破第一代碳源供给的局限性；围绕生物基塑料、生物基橡胶、生物基尼龙、生物基多糖材料四个模块，阐述了乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、丁二酸、己二酸、对苯二甲酸等聚合物单体以及聚乳酸、聚羟基烷酸酯、透明质酸、细菌纤维素等聚合物材料的发酵工艺技术。本文还提出了完善发酵法生物基材料的产品体系，以实现石化材料的逐步替代，进而推动化工新材料领域的可持续发展。

可持续航空燃料是当前航空业减排和应对气候变化的重要解决方案之一。本文详细概述了中石化石油化工科学研究院有限公司开发的油脂加氢生产生物航煤（SRJET）技术，同时系统评述了在可持续航煤领域其他相关技术的新进展，并对我国未来可持续航空燃料技术的发展作出展望。文中指出中石化石油化工科学研究院有限公司开发的油脂加氢生产生物航煤技术为我国可持续航空燃料领域的发展奠定了基础。与石油基航煤相比，生物航煤全生命周期二氧化碳减排效果达到75%以上。油脂加氢生产生物航煤技术可作为我国近期的发展方向；生物质气化-费托技术、醇制航煤、糖平台技术和废塑料油技术可作为我国中期的发展方向；二氧化碳加氢技术可作为我国远期的发展方向。

白藜芦醇具有抗氧化、抗炎、抗衰老、抗癌、预防心脑血管疾病等生物活性，经羟基化、糖基化、甲基化等结构修饰后的白藜芦醇衍生物展现出更好的溶解度、稳定性、生物相容性和生物活性。目前，白藜芦醇及其衍生物在医药、化妆品、食品等领域受到广泛应用。传统的白藜芦醇及其衍生物获取方式目前主要依赖植物提取，存在含量低、植物生长周期长、易受气候影响等局限。近年来，随着合成生物学的迅猛发展，构建微生物细胞工厂以廉价、易获得的碳源为原料生产白藜芦醇及其衍生物成为近年来研究的热点，并取得了显著进展。本文综述了白藜芦醇及其衍生物的微生物合成现状，着重探讨开发有效的代谢工程策略应用于构建高效的白藜芦醇及其衍生物微生物细胞工厂，包括强化前体供应、异源合成途径酶的挖掘、筛选与优化等。本文旨在为白藜芦醇及其衍生物的大规模生物制造提供借鉴与参考。

基于人工智能的数据驱动复杂化工过程设计新模式发展迅速，成为推动化工行业变革性发展的强大动力，对引领研究范式变革、新技术开发及流程再造具有重要理论指导与实践意义。本文聚焦人工智能在复杂化工过程设计中的研究进展，系统阐述其在分子结构物性预测、热/动力学预测、反应分离路径推荐、工艺过程优化四个核心环节的作用及应用成效，总结分析了在数据收集与清洗、模式识别与趋势预测的表现，深入剖析了当前面临的专业特征数据质量不稳定、模型可解释性不足等挑战，并提出了未来应构建全要素、多层级化工大数据库，持续探究智能算法与化工流程结构信息关联机制，着力提升模型的可解释和架构稳定性，为构建从分子识别到过程设计的智能模型框架、实现化工过程智能设计提供新思路。

生物质能是世界第四大能源，具有零碳、绿色、可再生的特点。生物质能源的高值化利用，即将生物质通过化学、生物、物理转化等途径转化为高附加值气体、液体、固体燃料（生物天然气、生物甲醇、生物乙醇等），对推动我国“双碳”目标、能源革命、乡村振兴、生态文明建设等国家重大战略都具有重要意义。本文较为系统地介绍了生物质合成气生产、生物质制生物天然气、生物质制绿色氢气、生物质制绿色甲醇、生物质制绿色乙醇等生物质能源高值利用关键技术的研究进展，重点分析了对应关键技术研究的重点及所面临的难点，具体讨论了生物质化学链气化技术、沼气催化重整等核心催化反应的优点及应用，并对生物质能源的高值化利用未来的研究方向进行了展望。

绿色氢能被视为最具潜力的能源之一，其应用对促进能源转型、助力碳减排、推动可持续发展具有重要意义，而清洁、可再生的生物质资源（约35×10⁸t/a）为绿氢的生产提供了一种可持续的原料选择。本文首先从制氢技术/碳排放角度给出了绿氢的界定，并总结了绿氢制备的途径；其次，概述了生物质热化学转化制备绿氢的研究进展，重点围绕热解、气化、化学链技术制备绿氢的反应机理、影响因素和过程强化策略展开讨论，并从效率和成本等角度对比了不同绿氢生产工艺的性能；此外，还讨论了绿氢的分离与纯化工艺。分析结果表明：生物质热化学转化制绿氢成本为1.25~2.20USD/kg，产氢效率为35%~65%，氢产率约为190g/kg。比较几种制氢技术，热解串联重整制氢技术具有工艺简单、产氢速率快的优势；蒸汽气化技术在提升氢气产量和纯度方面具有优势，而化学链转化在负碳高纯氢气的生产方面具有较大的潜力。通过水气变换、酸性气体去除和氢气纯化步骤可获得高纯绿氢。最后，本文讨论了生物质热化学转化制氢的挑战，并从降低原料成本、提高制氢效率和实现CO₂的富集利用三个角度提出了未来发展建议。

随着石油资源的逐渐枯竭和生态环境的日益恶化，使用可再生能源技术替代粮食作物等将地球上广泛存在的木质纤维类生物质资源转化为可被利用的纤维素乙醇燃料，已成为许多国家能源发展战略的重要组成部分和科学研究关注的热点及焦点。然而作为一种绿色可再生能源，纤维素乙醇在解决现有问题上表现出巨大潜力的同时，在其生物炼制过程也面临着诸多难点和挑战。本文从介绍我国燃料乙醇发展历程入手，聚焦当前纤维素乙醇的研究现状，围绕木质纤维类生物质的原料预处理、纤维素酶水解、纤维素乙醇发酵、乙醇分离纯化和副产物木质素利用五个方面，介绍了纤维素乙醇生物炼制的工艺流程及特征，剖析了其生产过程的主要技术瓶颈，并对纤维素乙醇未来的研究重点和发展前景进行了展望。

塑料的催化资源化对于应对全球塑料污染至关重要，但其大规模商业化应用面临着多种挑战。本文重点讨论了近年来在应对塑料催化资源化过程挑战的最新研究进展，探讨了塑料化学升级回收中的两大重要挑战，即低转化效率与高能耗问题。深入探讨了通过提高传统催化体系碳利用效率实现塑料废弃物高效利用的方法，并综述了新型反应体系在实验温和条件下塑料资源化利用的相关研究进展。本文通过对传统和新型塑料催化转化中催化剂、反应工艺等方面的系统讨论，提出可利用微波、等离子体等外场强化方式或其他可再生能源突破传统基于对流和热辐射的热传递方式限制，充分利用不同能量形式的协同效应，为促进面向可持续循环的塑料废弃物资源化利用的未来研究提供了新思路。

由于环境友好、原子利用率高等特点，基于钛硅分子筛催化的选择氧化技术掀起氧化领域的绿色化革命，受到了人们的极大关注。鉴于此，本文首先综述了钛硅分子筛材料的研究进展，重点介绍了已实现工业应用的钛硅分子筛TS-1、Ti-MWW、Ti-MOR及Ti/HMS的结构、制备方法及催化氧化应用；随后总结了基于这些钛硅分子筛催化材料开发出的丙烯环氧化制环氧丙烷、酮氨肟化制酮肟、苯酚羟基化制苯二酚等绿色氧化技术及其工业应用情况，并介绍了这些绿色氧化过程的最新研究动态；最后结合基于钛硅分子筛的绿色催化氧化技术的现状，指出降低钛硅分子筛生产成本、加快催化绿色氧化新技术开发及发展原位产生和利用过氧化氢的催化氧化技术等均有重要意义，是未来研究和开发的重点方向。

己二腈作为生产聚酰胺（尼龙66）的主要原料之一，其生产工艺长期被国外公司垄断。近年来，随着尼龙66需求量的增加，己二腈的供需缺口逐渐增大，其高效的生产技术逐渐成为研究热点。本文介绍了己二腈的制备方法如丁二烯法、丙烯腈电解二聚法和己二酸氨化法的基础研究、工艺特点及发展方向等；从机理出发探讨了过程强化技术在丙烯腈电解二聚法和己二酸氨化法中的应用可行性，并对己二酸氨化法的动力学和热力学进行了总结。将过程强化技术应用于己二腈生产过程是推动己二腈高效绿色生产的关键，对己二腈生产技术的提升和自主化具有重要意义。

近年来，日益严峻的能源危机和环境污染问题已成为全人类面临的巨大挑战，加快能源转型，探索低碳清洁的可再生能源刻不容缓。作为一类重要的生物质资源，农业废弃物数量大，具有环境污染风险和资源利用价值的双重属性，而利用适当的转化技术对农业废弃物进行处理，可显著提升其经济与环境效益。在众多转化技术中，水热炭化是近年来人们关注的重点。本文基于农业废弃物的管理处置现状，介绍了水热炭化反应机制及其产物的后续处理与利用价值，并针对水热炭的具体应用展开深入探讨。分析发现，各潜在领域均不断向深度、广度拓展，但仍存在局限，尚未实现全面工业化。因此，未来可从气、液相产物增值途径探索、反应机理理论体系完善、改性工艺优化升级等角度出发，充分挖掘水热技术在农业废弃物资源化利用过程中可发挥的关键作用，以期为相关工艺技术的开发设计提供启发，并最终实现农业废弃物的高效综合利用。

我国磷资源丰富，但大部分是中低品位磷矿，其高效开发利用是我国磷矿资源可持续发展的重大需求。本文对中低品位磷矿制备湿法磷酸及净化技术的研究现状进行了系统梳理和归纳，详细介绍了中低品位磷矿的预处理技术、湿法磷酸制备技术和湿法磷酸净化技术等方面最新的研究进展，分析了它们的优缺点和存在的技术难点。最后，对中低品位磷矿制备湿法磷酸及净化技术所面临的挑战进行了总结，未来应加强对原矿预处理技术、磷石膏源头除杂技术和新型净化技术的研究，以提高磷酸产品的纯度和质量，实现磷矿资源的可持续利用。

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。

生物质基平台分子的转化升级在实现生物质原料高值化过程中具有重要意义，已成为生物质领域的研究重点之一。本文首先介绍了生物质的组成成分以及多种预处理技术，同时阐述了生物质基平台分子催化转化的研究进展，特别是均相催化、非均相催化转化体系以及不同溶剂催化体系的应用与优势，涵盖了它们在提高转化率和目标产物选择性方面的贡献。其次，总结了几种典型的生物质基平台分子的性质、生成途径和转化升级的研究进展，并对其在燃料及化学品等高附加值产品中的应用潜力做了简要评估。最后，通过对当前研究现状的总结，指出生物质基平台分子转化升级过程中面临的若干挑战（如催化反应机理不清晰、催化剂的选择性和稳定性不足以及催化剂成本高昂等），并对未来发展进行了展望。

氢-氨绿色循环是指利用氢和氨的相互转换来实现能源的存储和运输，这个过程主要包括绿氢制氨（hydrogen to ammonia，H2A）与绿氨制氢（ammonia to hydrogen，A2H）。该循环不仅有望解决传统Haber-Bosch工艺合成氨的高能耗与过量CO₂排放问题，还可能为氢能产业链中高压氢气储存与运输的挑战提供可行性方案，成为贯通可再生能源、氢能、氨能和传统产业如钢铁行业的重要环节，促进资源的高效利用。在H2A过程中，当前的研究主要集中在中低温、室温条件下的合成氨工艺以期取代Haber-Bosch法，但这些工艺面临诸多尚待解决的科学挑战。此外，氢-氨绿色循环的顺利运行依赖于氨的有效能量释放，即A2H过程的有效进行，以确保氨分解为氢气和/或直接将氨转化为电力或能量。H2A与A2H互为可逆过程，全面理解氨合成与氨分解反应对于更深入与全面理解氢-氨循环十分重要。因此，本文将立足氢-氨循环，首先简要介绍氢与氨之间的关系，随后着重总结当前利用可再生能源驱动的中低温、室温条件下的H2A和A2H研究的最新进展。最后，总结了目前氢-氨绿色循环的进程及面临的挑战，并对该领域未来的发展方向进行展望。

碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要技术手段，但从二氧化碳的捕集到利用、封存，各个环节的技术仍不成熟，环境风险、安全风险、生产成本、社会认可度等因素阻碍了技术的大规模商业化。本文综述了国内外对CCUS技术的支持政策和措施，详细介绍了推动CCUS产业发展的政策引导、投资资助、市场机制、税收政策以及能力建设等情况。这些政策旨在降低CCUS项目的成本，提高技术成熟度，并为CCUS产业的发展创造更具持续性和可行性的市场环境。分析可知，政府的政策支持和资金投入是推动CCUS技术发展和实现净零排放目标的关键因素。CCUS技术在经济性和技术上仍存在挑战性问题，政策层面的持续支持对于克服这些挑战至关重要。通过降低技术成本、提升技术成熟度和市场接受度、建立健全技术标准和监管体系，CCUS技术将在实现碳中和目标中发挥重要作用。

吸附剂研究是吸附分离研究的核心，加速新型吸附分离技术发展的关键在于多孔吸附剂的筛选。金属有机框架等新型多孔材料在吸附分离领域受到了广泛关注，近年其数量呈爆炸式增长，但这也给吸附剂筛选带来了压力。机器学习引领了多孔材料在发现、设计和应用上的创新突破，正推动多孔吸附剂研究进入数据驱动的全新范式。本文介绍了近年来机器学习在多孔吸附剂领域的研究现状，通过关键案例研究梳理了多孔材料数据库、吸附性能预测及其他相关机器学习任务上的进展，分析了在多孔材料机器学习中模型输入的原理和特点。最后总结出标准化数据库、促进知识迁移、弥合实验与模拟数据的差异及可解释模型是未来多孔吸附剂机器学习研究的发展方向。本文为使用机器学习开发新型多孔吸附剂的研究者提供了简明的资源。

“木质素优先”策略通过优先提取木质素并将其原位转化为高附加值化学品，为生物精炼技术的发展开辟了新路径。本文聚焦还原催化分馏（RCF）工艺的研究进展与工业化挑战，重点分析了原料结构、催化体系及溶剂特性对木质素解聚效率与产物选择性的影响规律。结合过程模拟、技术经济分析（TEA）与生命周期评估（LCA），量化揭示了溶剂循环优化、多因素协同调控等策略对工艺经济性与环境效益的影响。未来研究需突破下游转化模拟研究不足、评价体系单一等局限，开发多原料适配的智能工艺模型，构建机器学习与多目标优化工具；深化不同“木质素优先”工艺的系统对比与协同设计；推动木质素油向航空燃料、生物质基材料等高附加值产品转化，助力生物质资源的高值化利用。

提出了一种基于DeepViT深度学习模型和彩虹散射的含颗粒液滴多参数提取方法，实现了从消光彩虹图像中对宿主液滴粒径和内含物体积分数的同时精确测量。介绍了DeepViT模型的基本组成和实现手段，包括训练数据预处理以及网络超参数的设置。随后，展示了含颗粒液滴彩虹光路系统和典型测量信号，分析了该方法在不同粒径和体积分数工况下的测量结果，并与消光彩虹法的测量值对比。本方法在0~0.3%体积分数条件下测量的粒径相对误差均在±0.5%以内，而消光彩虹法最大相对误差约为2%；在120~140μm粒径范围条件下测量内含物体积分数的最大绝对误差小于0.01%。所提出的基于DeepViT方法可快速地实现对动态含颗粒液滴这类非均质液滴的高精度原位参数测量，为含颗粒液滴测量技术的发展提供新思路。

对比了国内外生物基材料技术与产业发展现状及趋势，总结了国外生物基材料产业发展的启示，从政策和产业发展两个层面剖析了国内生物基材料发展存在的问题。从发展生物基材料的根本目的是推进碳达峰和碳中和出发，针对生物基材料原料、产品和技术路线的多样性，提出了我国优先发展的生物基材料产品和技术路线选择要遵循的六个原则，建议将生物基聚乙烯作为我国生物基材料发展的重要方向，并提出了三个方面的建议：一是尽快突破关键技术，构建成熟先进的技术链；二是努力打造稳定可靠的原料供应链；三是尽快完善具体明晰的政策措施。

相变材料（PCMs）是指随温度变化而改变物质的物理性质并能提供潜热的材料，在太阳能热储存、电子设备、动力电池热管理、建筑温度控制等领域具有广泛的应用前景，在我国已经被列为国家级研发利用序列。然而，相变材料容易出现渗漏、热导率低、光吸收弱等问题，阻碍了其更广泛的应用和发展。为了克服这些固有问题，提高热物理性能，将碳基材料作为封装载体构建形状稳定的定型复合相变材料可以有效防止固-液相变渗漏，提高潜热性能。本文综述了碳纳米管、石墨烯、活性炭、生物炭等多孔碳支撑材料作为相变材料封装载体的主要研究进展，介绍了不同多孔碳材料作为封装载体对相变复合材料的热导率、潜热、相变温度、过冷度、形状稳定性和热循环稳定性等物理性能的影响，总结了不同多孔碳基复合相变材料在潜热性能方面的研究动态和各行业中的应用。最后，对多孔碳基材料在未来发展中的研究和面临的挑战进行了总结和展望。

塑料废弃物因其分布范围广、回收处理复杂等问题对自然环境构成严重威胁。传统的填埋法和焚烧法未能有效缓解塑料废弃物对环境的污染问题。化学回收处理作为一种替代方案，将塑料废弃物降解为低聚物或转化为其他产品，显示出潜在的环境友好性和经济效益。本文全面介绍了塑料废弃物中主要聚合物（聚酯类塑料、聚烯烃类塑料）催化溶剂分解法的反应机制和产物转化应用。特别关注了针对聚酯类塑料回收转化的水解法、醇解法和氨解法，以及针对聚烯烃塑料回收转化的烯烃复分解法，这些方法能够在温和条件下实现塑料废弃物的高效降解和回收。最后，从催化剂设计和产物高值转化两个层面探讨了催化溶剂分解法转化塑料废弃物的发展机遇，以及未来研究关注的关键科学和技术问题。

木质素是自然界中储量最高的芳香类聚合物，造纸制浆工业每年会产生数千万吨工业木质素，但高值化利用率不足。高分子材料量大面广，但通常来自于不可再生的化石资源，且难以降解。开发高性能木质素/高分子复合材料对实现工业木质素大批量、高值化利用，缓解对化石资源的依赖，降低环境污染等问题具有现实意义。然而，工业木质素存在分子间作用力过强、分子间易聚集的问题，导致其在高分子材料中分散性能差、复合材料性能低。本文回顾了近年来的木质素/高分子复合材料界面相容性提升策略，从微观界面作用角度将其划分为了高应力粉碎、相容剂添加、化学改性、聚集态调控和界面动态键构建五类。文章详细评述了木质素微观结构及其与高分子的结合方式对复合材料强度和韧性的影响，指出界面相容性强化是构筑高性能木质素/高分子复合材料的核心，强化策略的经济性和绿色性是制备复合材料需要重点考虑的因素。今后的研究需要从机理层面进一步剖析木质素/高分子界面作用本质，针对高分子材料结构特征选择性调控木质素微结构和聚集态，制备高性能复合材料，同时拓宽工业木质素在智能材料、医用材料等新兴领域的利用途径。本文对高性能木质素/高分子复合材料的设计与构筑进行了系统性总结和归纳，对于指导该领域材料的开发与应用提供了理论依据和研究思路。

磷酸盐的过度排放会造成水体富营养化，对水环境安全构成极大威胁，而磷作为一种不可再生资源，具有重大的回收价值。为获得成本低廉、性能优异的吸附剂，有效回收废水中的磷酸盐，采用高温碳酸钠法从剩余污泥中提取类藻酸盐多聚物（alginate-like exopolymers，ALE），制备了FeCa-ALE水凝胶复合材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）及傅里叶变换红外光谱（FTIR）等表征手段对FeCa-ALE微观形貌及官能团特性进行了分析。静态吸附实验表明，FeCa-ALE对磷酸盐表现出良好的吸附性能，且pH为9时的最大吸附量为15.92mg/g。拟二级动力学模型、Elovich动力学模型和Freundlich等温模型能很好地描述FeCa-ALE对磷酸盐的吸附过程，说明该吸附过程以非均相化学吸附为主。在实际水环境条件下的吸附性能测试表明，绿色环保、易生物降解的FeCa-ALE在一定程度上可抵抗盐度抑制效应，可用于实际废水中磷酸盐的去除。

工业发展导致CO₂大量排放，加剧了全球温室效应和环境污染。此外，全球人口的不断增长将会导致蛋白质供应不足。通过化学催化CO₂还原合成甲醇等有机一碳化合物，进一步通过微生物将甲醇转化为多碳产物，是一条高效的CO₂固定和转化利用路线。因此，从原料和产品层面考虑，本文提出了利用化学-生物级联转化CO₂生产单细胞蛋白（single cell protein, SCP）的策略，即将CO₂通过化学转化生产甲醇，再进一步利用微生物细胞工厂代谢甲醇和无机铵生产SCP，SCP产品有望应用于饲料和食品工业。本文首先介绍了CO₂加氢可持续生产甲醇的反应过程及反应机制，总结了相关催化剂的研究进展。其次，介绍了自然界中发现的可利用甲醇的微生物及甲醇代谢途径，以及利用甲醇生产SCP的研究进展。最后，对CO₂化学-生物级联转化工业化制造SCP的瓶颈和解决方案进行了展望。

加速能源转型和“碳达峰、碳中和”进程逐渐成为全球共识，氢能产业进入快速发展阶段，绿氢已成为开发重点。发展大规模绿氢产业是推动我国能源结构转型和实现“双碳”目标的战略选择之一，当前我国绿氢产业尚处于示范应用和商业模式探索阶段，绿氢储运、基础设施、关键设备及安全等系列问题都有待解决，安全、高效、低成本的氢能储运体系是推动绿氢产业发展的关键。本文通过分析绿氢储输过程的安全风险，聚焦关键临氢设施的材料失效问题，系统阐述了典型氢脆机理，重点总结了隔膜式氢气压缩机膜片、储氢容器、输氢管道、加氢软管等关键临氢设施的材料氢脆失效机理及其研究进展，并提出了相应的风险控制措施，为筑牢大规模绿氢利用安全基础、保障绿氢产业安全高质量发展提供了支撑。

在全球“碳中和”与循环经济发展的推动下，生物基材料正逐步成为石油基材料的重要替代品。其中，2,5-呋喃二甲酸（FDCA）凭借其刚性芳环结构及优异的物理化学性能，被认为是最具潜力的对苯二甲酸生物基替代品，在可持续高分子材料领域展现出广阔的应用前景。本综述系统分析了FDCA的主流制备技术路线（如HMF、MMF/RMF、葡萄糖二酸、糠醛/糠酸路线），对比了各技术的经济性与环境效益，指出HMF路线是当前走在工业化最前端的技术路径，但仍面临中间体HMF稳定性差、分离能耗高及催化体系选择性受限等关键挑战。通过系统梳理化学法制备FDCA的技术路线、关键环节和产业化进程，旨在为推动FDCA产业的高效发展及产业升级提供理论参考与技术支持。未来通过聚焦高附加值市场、开发HMF衍生化新工艺、推动链式集成生产，并结合政策与产业链协同，有望突破成本制约，加速FDCA产业化进程。

针对传统煤制甲醇工艺的高碳排放、高能耗、低煤炭资源利用效率等问题，本文提出了分别引入二氧化碳加氢技术和甲烷二氧化碳干重整技术的绿氢高效耦合新工艺Ⅰ和新工艺Ⅱ，以年产3×10⁵t的传统煤制甲醇工艺路线为案例，通过对全流程的理论分析和Aspen仿真模拟，系统地研究了绿氢高效耦合新工艺的物料变化和能耗情况，并从能耗、碳排放强度、碳元素利用率、投资成本和生产成本等多维度进行了技术经济分析和对比。结果表明，相比于传统煤制甲醇工艺，新工艺Ⅰ和新工艺Ⅱ的碳元素利用率从38.74%分别提高到了84.56%和67.60%，生产每吨甲醇煤耗从1.42t均降低到了0.65t，单位甲醇碳排放强度分别下降了62.84%和56.42%，通过分析投资和生产成本发现，受制氢规模影响，新工艺Ⅰ投资较高，新工艺Ⅱ与传统工艺总投资相当。由于氢气成本较高，当前两种新工艺的单位甲醇生产成本分别是传统工艺的1.84倍和1.51倍，随着碳税的增加和制氢成本下降，新工艺将逐渐凸显经济性优势。两种新工艺在实现甲醇扩能增产的同时极大地减少了碳排放，且在能耗和经济性上都更具优势，具有良好的应用前景。

木质素是自然界储量最丰富的可再生芳香族化学资源，通过催化降解制备适用于下游生产的单酚是实现其高值化的关键点，对“双碳”目标的推进具有重要意义。然而，由于木质素自身结构的复杂性、不均一性及多样性，导致其在高效、高选择性制备可分离的芳香单体并用于开发高值产品方面仍面临诸多挑战。本文介绍了不同植物中木质素的结构特性及差异性，结合本文作者课题组近期在木质素还原催化降解及其降解产物高值利用的最新研究进展，提出了木质素降解单酚适用于制备生物活性分子、功能材料及高能燃料的观点，以期为木质素催化转化及开发高附加值产品提供依据与参考。

木质纤维素被公认为是一种具有环境效益的可再生原料，对其开发和利用可以最大限度地减少食品和能源供应之间的竞争。但是，木质纤维素复杂的组分和结构需要高成本的转化技术以实现其广泛利用。而从生物炼制的角度，需要开发高性能微生物细胞工厂，实现木质纤维素原料中多碳源协同利用并转化为各种生物燃料和化学品。其中，酵母菌由于高鲁棒性和高密度发酵等优点成为了性能优异的细胞工厂底盘宿主。迄今为止，利用代谢工程和合成生物学技术构建的酵母细胞工厂广泛应用于木质纤维素生物转化。本文总结并讨论了将木质纤维素作为替代原料并使用酵母平台作为木质纤维素炼制厂的技术进展，为促进经济可行的木质纤维素原料替代提供新的见解和方向。

化工行业是我国国民经济的支柱产业，在实现“碳达峰、碳中和”的过程中发挥关键作用，化工行业原料替代已成为推动绿色转型和产业升级的重要驱动力。针对原料替代过程中产生的安全隐患，本文深入探讨了原料的反应性差异、健康和环境风险、设备兼容性及工艺流程变化对化工过程安全的潜在影响。结果表明，不同原料在化学性质与传热特性等方面的差异可能导致反应速率、温度、压力及副产物类型的变化，进而增加工艺的不稳定性；替代原料毒性和排放特性的变化可能引发新的健康与环境风险，对生态系统和人员安全产生负面影响；新原料的腐蚀性和兼容性问题可能会导致设备的失效概率上升，甚至无法维持新工艺正常运行；对工艺流程改变引发的新风险缺乏充分考虑可能会引发安全事故。该研究为原料替代过程中的安全管理提供了理论支持和技术指导，并为未来原料替代过程的工艺优化和风险控制奠定了基础。

利用可再生能源将二氧化碳（CO₂）电催化转化成高附加值燃料，是实现能源储存、碳减排及碳中和的有效途径。然而由于CO₂分子在水相电解质中的溶解度低，这一传质限制严重阻碍了电催化反应的工业化进程。为了攻克这一技术瓶颈，多孔自支撑电极因其独特的优势而日益受到科研界的瞩目。本文首先介绍了多孔结构自支撑电极的研究进展，并进一步阐释了本文作者课题组关于新型多孔自支撑结构——中空纤维气体透散电极的最新研究成果。结合该电极结构能够实现在活性位点处反应物分子CO₂连续充足供给的优势，提出了利用气体透散电极来增强三相界面反应并促进定向传质的概念。这一策略有望成为制备多孔自支撑电极的新型技术路线，对推进电催化还原CO₂工业化进程具有重要意义。

气液多相流广泛存在于石油、化工、动力、冶金等诸多工业领域，其流型的在线识别和流量的在线不分离测量具有重要的科学和工程意义。气相、液相的热物性不同，在外加热源条件下气液多相流的组分变化会使管壁产生对应的温度响应，本文介绍了本文作者课题组基于此现象提出的一种由管壁温度波动间接反演气液多相流流型和各相流量的热扩散式测量法，并已在实验室内完整验证。该方法是一种新型的多相流测量方法，具有非接触、无辐射、低成本、实时在线、无外加阻力等优点，助力工业过程气液多相流的在线监测与智慧化转型。

对石墨相氮化碳（g-C₃N₄，CN）进行改性是提高其光催化性能的重要手段。采用热聚合法以硫脲为前体制备了S掺杂氮化碳（SCN），以石墨相氮化碳、S掺杂氮化碳和TiO₂作为光催化剂的主要组分，制备了二元异质结复合光催化剂CN-Ti和SCN-Ti，利用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、比表面积、紫外可见漫反射、电化学测试等表征手段分析了光催化剂的形貌、结构、光学和电化学性能，通过对NO的降解评价了其光催化性能，根据自由基捕获实验进一步研究了其光催化降解机理。结果表明，二元异质结复合光催化剂SCN-Ti具有更优的光催化性能，SCN和TiO₂质量比为5∶5时所得的光催化剂SCN-Ti-50在紫外光和可见光条件下对NO的降解率最高，分别可达84.9%和57.1%，显著高于CN在紫外光和可见光下对NO的降解率（分别为61.7%和44.2%），且经5次循环后，其仍具有良好的光催化活性。光催化活性的提高主要归因于SCN和TiO₂构建的Ⅱ型异质结促进了载流子分离，提高了降解NO活性物质光生电子、空穴和·{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}的生成效率。本文为拓宽g-C₃N₄在光催化领域的应用提供了可借鉴的思路。

随着代谢工程技术的发展，微生物发酵法生产丁二酸受到广泛关注。目前，研究人员已经开发了多种高产丁二酸的工程菌株，包括大肠杆菌、产琥珀酸曼氏杆菌、产琥珀酸放线杆菌、谷氨酸棒状杆菌、解脂耶氏酵母等。然而，由于丁二酸发酵后期微生物细胞活力的不足，导致丁二酸生产效率严重下降，从而制约了丁二酸的高效生产与工业化应用。本文围绕微生物发酵生产丁二酸，探讨了提升微生物细胞活力的关键策略与方法，主要包括：基于内外源特定化合物供给的化学工程方法、基于改良细胞生长性能与环境适应性的代谢工程策略和基于发酵工程的发酵工艺优化方案。最后，对微生物发酵法生产丁二酸的产业化应用进行了展望。

在全球化石能源危机和“双碳”战略背景下，工业富碳气体发酵制备燃料乙醇技术受到了广泛关注。该技术以工业一碳气体如CO、CO₂等为原料，利用食气微生物的固碳和代谢作用转化为燃料乙醇，可显著降低对传统化石资源的依赖，同时减少温室气体排放，为工业绿色低碳转型提供了新的解决方案。本文介绍了食气微生物的代谢转化机制，菌种改造手段，以及工业富碳气体发酵制备燃料乙醇技术中工艺流程、反应装置和控制技术的研究进展，总结了近年来富碳气体发酵制备燃料乙醇技术的工业化应用案例，指出了规模化商业化推广应用中面临的主要挑战和可能的解决方案，分析了工业富碳气体发酵制备燃料乙醇的经济性和可持续性，并结合目前法规和政策探讨展望了工业富碳气体制备燃料乙醇技术的市场前景。

作为可再生生物质的重要组分，木质素是自然界储量最为丰富的芳香族高聚物，是芳香高值化学品合成的潜在绿色原料。然而，木质素的异质性和复杂结构给其降解利用造成了严峻挑战。自然界存在种类繁多、特异性多样的木质素降解酶，使得酶介导的生物降解能够突破木质素顽固性结构的限制，在温和条件下降解木质素。尽管如此，天然木质素降解酶的表达量、催化活性和稳定性等往往不尽人意。近年来，通过蛋白质表达调控、酶分子改造，木质素降解酶的合成和催化性能的人工调控已取得诸多优秀成果。鉴于此，本文首先对重要的木质素降解酶及其催化特性进行了简要介绍；在此基础上，重点总结了木质素降解酶的表达和催化性能强化方面的研究进展，对当前面临的理论和技术挑战进行了深入分析并提出了针对性的应对策略。希望为更高效木质素生物降解体系的开发提供有价值的参考，助力“双碳”目标的实现。

干法电极技术是目前先进的锂离子电池制造技术之一，但目前研究报道的文献较少，且研究中黏结剂聚四氟乙烯（PTFE）质量分数均大于5%。为此，本文采用物料均纤维化后热压法制备了不同PTFE质量分数的140μm及180μm三元干法电极膜片，探究了PTFE的质量分数对三元材料纤维化、膜片结构形貌、接触角、拉伸强度、电阻率、充放电等物理和电化学性能的影响及其机制。结果表明，宏观上PTFE质量分数不影响物料的均纤维化，微观上膜片扫描电镜截面中的细纤维状黏结剂数量远多于表面，2.5% PTFE膜片具有最小的接触角68°左右、最低的电阻率10.35Ω·cm和较高的拉断力4.512MPa，180μm厚的膜片具有最好的倍率性能，1C放电容量达到149.13mAh/g。通过以上研究，认为干法电极技术是一种非常可行性的产业化电极制备技术。

综述了选择性催化脱硝的发展现状，详细介绍了超低温选择性催化脱硝在节约能耗、降低成本、削弱烟尘和二氧化硫毒害方面的独特优势，并进一步总结了超低温脱硝催化剂的类型、催化剂结构特点及其在超低温脱硝应用中面临的主要问题，包括超低温脱硝活性低、抗水性差和稳定性不足等。此外，还概述了超低温脱硝催化剂在抗水中毒和抗硫中毒方面的研究进展。最后，提出了超低温脱硝催化剂的未来发展方向，强调需要在提高催化剂活性、改善抗水性和抗硫性、增加催化剂产量以及反应机理等方面进行深入研究。总之，超低温氨气选择性脱硝催化剂具有显著的环境和经济效益，在大气污染控制领域具有广阔的应用前景。

作为重要的化工原料，脂肪醇在化学、化工、制药等领域扮演着重要角色。将废弃油脂中的脂肪酸或脂肪酸甲酯经过加氢工艺转化为脂肪醇的技术越来越受到重视。本研究采用柠檬酸辅助的溶胶-凝胶法合成了系列Cu-ZrO₂催化剂。结果表明，Cu-ZrO₂催化剂主要以四方相ZrO₂负载铜物种的形式存在。金属Cu与ZrO₂载体存在一定相互作用，在催化加氢棕榈酸甲酯反应过程中，对ZrO₂四方晶相起到稳定作用。结合X射线光电子能谱测试结果，Cu⁰物种是关键的活性中心。当Cu⁰含量不足时，棕榈酸甲酯转化率随Cu⁰含量增加而升高；当Cu⁰含量充足时，Cu⁺与Cu⁰协同作用于催化反应。同时，对四个反应条件进行了探索，即催化剂用量、反应时间、反应温度以及氢气压力，结果表明均对棕榈酸甲酯的催化转化有明显影响。其中，温度影响较大，升高反应温度可以显著提高棕榈酸甲酯的转化率，但过高温度易使得生成的十六醇脱水转化为十六烷等副产物。通过条件优化，在铜添加量为10%（质量分数）、300℃、6MPa和2h反应条件下，棕榈酸甲酯的转化率为95.1%，十六醇的产率可高达91.1%。

采用氯甲基聚苯乙烯大孔树脂（D201）作为接枝载体，通过接枝有机胺类物质制得胺化改性的树脂脱硫吸附剂，并用于脱除苯中微量CS₂；对有机胺类型、洗涤方式、树脂与有机胺质量比等制备条件以及吸附温度、吸附空速、原料CS₂浓度等工艺条件对吸附剂吸附性能的影响进行了考察；采用BET、有机元素分析仪、傅里叶变换红外光谱（FTIR）对吸附剂进行了表征，并对吸附机理进行了分析。研究表明：胺化改性树脂的吸附过程是通过表面伯胺及仲胺基官能团与CS₂反应生成硫代酸，硫代酸不稳定分解生成异硫酸氰酯，继而生成硫脲而被选择吸附下来。在吸附温度为45℃、常压、体积空速为1h^-1、进料CS₂浓度为2000mg/L的条件下，采用D201接枝乙二胺制得的D201-EDA吸附剂的穿透吸附容量和饱和吸附容量分别高达183.33mg/g和200.78mg/g。

Janus有机多孔膜是一种具有相反两面性质或不对称结构的特殊膜材料。相较于单一有机多孔膜材料渗透性低、选择性差和易被污染等固有缺点，Janus有机多孔膜材料具有独特的传输行为和分离特性，可以有效克服以上缺点，因此受到极大关注。本文对近年来不对称浸润性Janus有机多孔膜的制备方法，包括不对称聚合法和单面改性法等进行了系统总结，详细介绍了不对称浸润性Janus有机多孔膜材料在膜分离、膜蒸馏、雾收集、单向导水织物、医疗等领域的应用，并对其存在的问题和未来的发展方向进行了总结与展望。

绿色生物制造是以生物质等可再生原料通过生物过程和生物系统生产生物基材料、化学品、能源、医药和食品等，其绿色清洁的生产工艺有助于改善传统化工行业对化石资源高依赖以及工艺高能耗、高排放等问题。脂肪族短链二元胺和醇是重要的大宗化学品，可作为聚合单体应用于合成聚酯、聚氨酯、聚酰胺等高分子材料，同时在化妆品、制药等领域具有广泛应用。本文全面探讨了利用可再生原料生物合成1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇的研究进展，概况了可再生原料生物制造的碳循环和代谢途径，总结了脂肪族短链二元胺和二元醇的从头生物合成路线，阐述了利用木质纤维素水解糖、甘油、一碳化合物原料合成短链二元胺和醇的研究现状。并对脂肪族短链二元胺和醇生物制造主要面临的挑战进行了相关讨论和展望。