CO2矿化养护技术利用早期成型后的混凝土材料和CO2之间的碳酸化反应和产物沉积过程实现产品力学强度等特性的提升，主要关注的是预养护/早期水化成型后的混凝土中胶凝成分和CO2之间的矿化反应（即加速碳酸化）。此过程中胶凝材料的水化过程不再是强度形成的主要反应，因此为了充分实现矿化成型和CO2固定，实现环境效益最大化，研究者近几年积极开发具有CO2矿化潜力的碱金属矿物材料，并探究其反应后对于混凝土微观结构和性能的促进效应。本文综述了CO2矿化养护技术在新型混凝土材料方面的研究进展，分别对传统混凝土采用的水化活性硅酸钙材料、水化惰性硅酸钙材料、镁基水泥材料以及工业固废材料等进行了具体介绍，比较了在不同材料与CO2反应特性以及养护后建材制品性能优化方面的最新成果，并对CO2矿化养护技术的后续发展进行了展望。主要建议：一是着眼于微观反应机制和矿物材料特性，开发有效的矿化反应强化方法；二是开发水化惰性的低钙硅比硅酸钙材料；三是将工业固废资源化与矿化养护技术结合，实现固废和气废利用流程耦合，推进特定工艺开发和装置研发。
从绿色化学角度对乙腈合成、提纯、废物处理、成本控制等方面进行了分析。主要介绍了以乙醇为原料直接合成乙腈的方法，包括氢化氨化法和氨氧化法；分析了合成方法中催化剂的性能，对比了各类催化剂对应的乙醇转化率和对乙腈的选择性；介绍了萃取精馏和变压精馏的提纯工艺，分析了变压精馏的优势、废物处理的方法以及成本控制的策略。提出了符合绿色化学要求的乙腈生产工艺组合：生物乙醇来源广泛且工艺逐渐成熟，适合作为合成原料；合成工艺宜采用氨氧化法，以分子氧为氧化剂，负载钒或钯的活性氧化锆作为催化剂，乙醇转化率接近99%，乙腈的选择性达到95%～99%。变压精馏作为提纯工艺比萃取精馏更加符合绿色化学要求，达到产品纯度99.9%的同时避免了溶剂的使用，有利于进行工艺放大。分析了副产物处理工艺的有效性和经济性，严格控制全流程的碳排放，为乙腈工厂升级转型提供了新思路。
中温相变蓄热系统在太阳能热利用、余热回收等领域有广泛的研究与应用前景，但相变材料较低的热导率严重削弱了相变蓄热系统的热响应速率和蓄放热效率。针对这一问题，本文从提高传热系数、拓展传热面积、增大平均温差3个方面对近年来中温相变蓄热系统强化传热方法进行了综述。通过分析可以看出，通过导热增强填料对相变材料进行改性时，应注意填料对导热和对流的共同作用，综合考虑填料对热导率、蓄放热时间等性能的影响；直接式相变蓄热系统重量轻，传热效率高，适合应用在移动式相变蓄热车中；梯级相变蓄热系统符合能量梯级利用理念，蓄放热效率高。在未来研究中，对导热增强填料的进一步改性、直接式相变蓄热系统、梯级相变蓄热系统及多种技术协同强化传热的作用机理和强化传热效果还有重要研究潜力与价值。
国内外对多相流管输体系中水合物沉积的研究虽然很多，但水合物沉积机理仍有待进一步研究。本文根据水合物沉积实验开展条件的不同，将多相流管输体系分为气体主导体系、油基体系、部分分散体系、水主导体系，总结了各体系的水合物沉积的主要机理，并提出了未来的发展方向。管输体系中水合物沉积机理包括水润湿沉积表面、水合物颗粒聚并、水合物的管壁膜生长、水合物颗粒的管壁粘附和水合物的颗粒着床沉积等。大多数学者认为：水合物的管壁膜生长是气体主导体系水合物沉积的主要机理；油基体系水合物沉积的主要机理是水合物颗粒的着床沉积；而部分分散体系和水主导体系的水合物沉积机理尚无统一定论，需进一步研究。多相流管输体系中水合物沉积研究未来的发展方向如下。①搭建全透明的流动环路，观测水合物在管路内实际的形成过程及沉积过程，对水合物沉积机理进行深入研究。②量化研究油水分层、油包水(或水包油)乳状液、自由水层对水合物沉积、堵塞的影响。③对于气体主导体系，除环状流和分层流外，有必要对段塞流、气泡流等其他常见的流型下沉积机理进行研究，重点在于开发一个综合模型来描述水合物沉积过程。④对于水主导体系，水合物形成过程出现的油水破乳的具体机理应是未来水合物沉积过程进行定量研究的方向。⑤国内外对垂直管、弯管及管阀件处水合物沉积堵塞理论研究较少，未来应着重这方面。
研究共振声混合的流场和分散特性对于力热敏感超细材料的混合具有十分重要的意义。为模拟共振声混合的流场和分散特性，本文建立了基于CLSVOF-DPM的气液固三相流模型，并采用不同区域内颗粒数量的标准差评价混合均匀度。CLSVOF模型求解气液界面和分散流场，DPM模型追踪颗粒位置，通过连续相与颗粒之间的动量交换实现CLSVOF模型和DPM模型的双向耦合。计算结果表明，在加速度超过30g时流场中出现了湍流由液面附近向下扩散的现象；液体填充比和加料位置影响分散效率和分散质量；激振加速度为40g时达到混合均匀的时间最短。利用自制的共振声混合样机进行了实验，采用PIV系统记录了不同激振加速度下的流场矢量图，对实验和仿真的径向速度分布进行对比。实验结果证明了仿真计算结果的准确性。
考虑接收站内大型液化天然气（LNG）储罐泄漏射流、液池蒸发、气云扩散3个过程的特点，结合相平衡原理和气体连续扩散高斯模型，采用欧拉多相流模型进行数值模拟，并开展风速、泄漏速率和地面粗糙度对其影响的研究。结果表明：大型LNG储罐连续泄漏气云扩散过程按泄漏扩散的形态可分为重气扩散（气云受热）、被动扩散、稀释消散3个阶段；在LNG储罐背风面泄漏口附近形成24m区域内的回流和大尺度漩涡，该区域的风速减小了70%~80%；随着风速增加，甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别减小了20%，增大了50%，减小了23%，且甲烷浓度为0.5LFL的水平扩散最远距离和液池扩展长度均随风速的增加而减小；随着泄漏速率的增加，射流长度、池长和池径均有所增加，甲烷浓度0.5LFL水平扩散距离在3个阶段分别增加了42m、33m和45m；随着地面粗糙度的增加，池径和池长均减小，气云前端扩散面高度分别增加了15.5m、25m和16m。另外，通过研究风速、泄漏速率、地面粗糙度3个因素对LNG气云扩散的影响，确定LNG气云扩散水平方向和高度方向上的敏感影响因素。
二(2-乙基己基)磷酸(P204)常作为溶液净化除铁的萃取剂，P204-磺化煤油体系中Fe3+与有机相形成络合能力较强的萃合物，使得Fe3+反萃比较困难，需采用较高浓度的酸作为反萃剂，但高浓度的酸会破坏有机分子的结构，影响萃取剂循环利用。针对P204-磺化煤油负铁有机相反萃困难的问题，提出利用草酸为反萃剂对负载1g/L铁的P204-磺化煤油有机相的反萃行为进行研究，考察了反萃转速、草酸浓度、反萃温度、反萃时间和相比对Fe3+反萃率的影响。结果表明：以反萃转速200r/min，草酸0.4mol/L，反萃时间10min，反萃温度40℃，反萃相比1∶1，采用二级逆流萃取方式，铁的反萃率可以达到99%以上；Fe3+反萃过程是吸热反应，其反应的焓变为81.58kJ/mol，反萃过程符合准一级反应动力学方程，对应活化能为49.5kJ/mol。进一步研究了反萃后P204-磺化煤油有机相对Fe3+的萃取性能。结果表明：经5次草酸反萃后的P204-磺化煤油有机相萃铁性能几乎不变，对比于高浓度的酸反萃，草酸反萃简化了反萃流程，降低了萃取剂的消耗。
在均匀加热条件下，开展超临界压力二氧化碳在压力瞬态下的传热特性实验研究。实验段内径为10.0mm，实验参数范围：压力P=7.58~9.97MPa，热流密度q w=64~256kW/m2，质量流速G=660~893kg/(m2·s)。分析了正常传热和传热恶化条件下，瞬间泄压过程对传热的影响规律。实验结果表明，正常传热工况下，壁温随着压力的减小有降低的趋势，传热系数明显增大；传热恶化发生后壁温迅速上升，对应的传热系数减小传热恶化更加严重，且恶化壁温峰值点向着入口方向移动。最后对实验现象进行了解释，正常传热下壁温降低是由于压力的降低增大了比热容，从而改善了传热。传热恶化发生后，压力的降低减小了拟临界焓值i pc，从而增大了超临界沸腾数SBO，更大的SBO表明膨胀动量力占主导，靠近壁面低密度的vapor-like fluid在不断向外膨胀，从而使得低密度层流体的厚度增加，从而加大了传热热阻，这时壁温升高或者出现更大的恶化。
获得经济可行的换热网络改造方案目前仍然是一个巨大的难题。传统的改造方法严重依赖拓扑修改，这往往会增加改造时间和投资成本。因此，本文将围绕固定拓扑结构的换热网络改造展开研究，提出了一种基于数据驱动的高效改造方法。该方法通过建立性能模拟模型，模拟计算换热器在不同性能参数时的公用消耗与温度分布，以此获取大量的驱动换热网络改造的数据。然后通过BP神经网络预测模型与遗传算法，求解得到以最大节能量为目标的改造方案。案例研究表明，改造后的换热网络可以通过较小的投资获得较大的节能效益，与文献相比，单位费用节能量提高了51.4%；与同为固定拓扑结构的灵敏度分析相比，可以快速地获得经验规则法无法获得的改造方案，验证了改造方法的经济实用性与高效性。
利用蒸发法处理工业废水，能够实现废水的资源化利用。本文针对不同类型蒸发器适用范围受限问题，将降膜式蒸发器与强制循环蒸发器联用，提出了机械蒸汽再压缩（MVR）并联双效蒸发结晶系统。首先设计了系统的工艺循环流程并建立数学模型，对该系统及其设备进行质量和能量衡算，并对模型的可行性进行核算。随后建立系统性能的?分析模型，对常压下质量分数为5%的硫酸钠溶液蒸发结晶进行实例计算，并将其与传统三效蒸发结晶系统进行比较。通过综合能量分析与?分析，MVR并联双效蒸发结晶系统的节能程度更大，其效能系数（COP）值为21.4，相同工况下高于传统三效蒸发结晶系统82.2%，而单位能耗仅为传统三效蒸发结晶系统的17.6%；其?效率高于传统三效蒸发结晶系统51.5%，?损失则低于传统三效蒸发结晶系统24.7%，这表明MVR并联双效蒸发结晶系统热力学完善程度更高，在节能方面有较大的推广应用潜力。
为了利用两相沸腾换热提高阵列射流冷却热沉性能，使其可以用于更高热流密度散热场景，基于肋化结构对相变换热的促进作用，本文提出了两种复合不同肋化表面的受限式阵列射流冷却热沉结构，并对优化后的热沉的传热、流动特性展开了相关实验研究。两种肋化表面结构分别为：光滑切割针肋（SL1）、外覆烧结多孔层的粗糙针肋（SL2），针肋尺寸均为0.6mm×0.6mm×1mm（长×宽×高），SL2中多孔层颗粒粒径为120~150μm，厚度约为2倍颗粒直径。分布式阵列射流孔板构成5×5的射流单元，每个单元对应4×4针肋阵列，热源总面积30mm×30mm，针肋共计400个。实验使用无水乙醇为工质，得到了热沉在工质流量2.6~12.7mL/s、入口温度283~313K范围时的沸腾曲线和传热曲线。结果表明，两种针肋结构均可以有效实现单相强迫对流换热向两相沸腾换热的转变；增加入口温度或降低工质流量均可以有效地促进相变的发生。在相同工质流量、温度时，SL1较SL2具有更优的单相换热性能，随着加热热流密度的增加，SL2可以在更低壁面过热度下达到沸腾起始点实现过冷沸腾，表现出更佳的传热特性，但SL1可以达到更高的临界热流密度。
采用实验研究手段，在可视化矩形容器内构造多组分液体分层系统，通过分析不同质量分数差和侧壁漏热下容器内流体的分层演化规律和温度响应情况，揭示初始浮力比（Rρ）对系统失稳形态、分界面移动速度、失稳积聚能量和分层系统稳定性的影响。结果表明随着初始浮力比的增大，分层结构失稳形态和分界面移动速度呈现不同规律，且存在临界初始浮力比（Rρc）使分层系统保持稳定。当初始浮力比较低时（Rρ≤0.35），边界浮升流穿透分界面后可到达液体表面，掺混区域位于上层液体上部，分界面下移速度整体较快，后期逐渐减慢；当初始浮力比较高时（0.47≤Rρ≤Rρc），边界浮升流不能到达液体表面，掺混区域主要位于上层液体侧部，分界面下移速度整体较慢，后期逐渐加快。同时发现，随着初始浮力比的增加，分界面穿透时间延后，分层失稳时积累能量越多，这导致漏热率相同时，初始质量分数差较大的情况更加危险；而质量分数差相同时，可能存在漏热率低而更危险的情况。
基于增大混合区域，增强动量交换效率的优化思想，添加三维扰流元件的动量增强型喷射器能够提高设备性能。以此为研究对象，本文在空气介质下对其性能进行了实验和数值计算研究。相较传统喷射器，动量增强型喷射器能显著提高喷射器单体设备性能。在超音速情况下，驱动流量不受影响，实验测定动量增强元件在增压性能变化不大的情况下，提升临界区引射率ER达5%，数值计算结果与模拟结果吻合。对数值计算所得流场分析发现：在喷射器驱动喷嘴尾部设置动量增强元件，一方面能够使流体混合边界出现花瓣形褶皱，增大流体混合面积，同时增厚混合区域达39.28%，整体拓展混合空间；另一方面，动量增强元件能够促使驱动流体轴向速度转化为周向、径向速度，诱发周向旋流，增强径向扰流，变喷射器传统二维动量交换为三维动量交换。动量增强元件亚声速情况下，引射性能进一步提升，但其临界压力点降低，增压能力损失。
合成气经二甲醚羰基化及乙酸甲酯加氢路线制无水乙醇技术因具有诸多优点而备受市场关注。本文综述了该工艺的核心反应机理和最近研究进展。主要探讨了丝光沸石8元环与12元环对羰基化反应的作用。阐明了如何通过调变丝光沸石8元环与12元环的活性位来提高羰基化催化剂的活性与稳定性。评述了铜纳米粒子的粒径、分散度以及Cu+与Cu0的分布等特点对铜基催化剂加氢催化活性的影响。提高乙醇选择性与催化剂稳定性是该研究的重点与难点。指出羰基化催化剂的优化重点是调变丝光沸石的孔道结构，加氢催化剂的发展方向是构建高分散度的铜纳米粒子，并在反应过程中保持稳定。
研究链格孢菌在生长过程中对库存喷气燃料总酸值等性质的影响。以菌丝干重为指标，通过三因素三水平正交试验，筛选了链格孢菌最佳培养条件；构建喷气燃料、培养基、菌液培养体系，研究了链格孢菌生长繁殖对喷气燃料总酸值以及银片腐蚀试验、水反应试验、表面张力等的影响；构建以喷气燃料替代物十二烷为唯一碳源的培养体系，通过气相色谱检测十二烷残留率，研究了链格孢菌生长繁殖与十二烷的降解特征。链格孢菌最佳培养条件为30℃、初始pH为8、钠元素浓度为0；链格孢菌在生长繁殖过程中，能产生酸性物质，增加喷气燃料总酸值、降低水相pH，能产生表面活性物质，降低喷气燃料表面张力、水相表面张力，但培养周期内对银片腐蚀试验、水反应试验无显著影响；链格孢菌能以十二烷为唯一碳源进行生长繁殖。链格孢菌在生长繁殖过程中，能增加喷气燃料总酸值，降低喷气燃料、水相表面张力以及水相pH。
利用原位合成法、等体积浸渍法分别向全硅ZSM-5催化剂中引入5%的过渡金属Ni进行改性，并使用X射线衍射仪、扫描电镜、等离子发射光谱仪、全自动化学吸附仪等仪器对合成的催化剂进行表征，利用粉-粒流化床热解实验装置考察了不同金属引入方式对神东煤热解产物分布的影响。结果表明：催化剂对半焦收率的影响很小，对液体收率和气体收率的影响较明显。与非催化热解相比，全硅ZSM-5催化剂使液体产物收率降低了13.2%，但提高了焦油中脂肪烃和单环芳烃的相对含量。与全硅ZSM-5催化剂相比，浸渍改性的催化剂显著提高了气体产物中H2、CO的生成量，并使焦油中脂肪烃的相对含量增加了31.5%；原位合成改性的催化剂使焦油中酚类物质相对含量减少，萘类物质相对含量增加，芳烃明显富集。
利用电热恒温水槽、高低温交变试验箱搭建蓄放热实验平台，研究了9种增稠剂对NH4Al(SO4)2·12H2O蓄放热性能的影响，测试分析了NH4Al(SO4)2·12H2O改性后的循环稳定性能。结果表明，质量分数为2%的黄原胶、1%的瓜尔豆胶或1%的羟乙基纤维素均能较好改善NH4Al(SO4)2·12H2O的放热性能且对相变潜热的削弱程度不大，对应改性NH4Al(SO4)2·12H2O的主要参数变化为：熔点分别降低1.0℃、1.3℃、1.3℃，蓄热时长分别增加94%、35%、9%，蓄热相变平台分别增加125%、63%、5%，过冷度分别减小43%、45%、34%，结晶过程温度变化分别减小84%、87%、73%，放热时长分别增加27%、11%、50%，相变潜热分别减小5.8%、8.3%、4.1%。增稠剂对NH4Al(SO4)2·12H2O放热性能的改性效果会受到降解反应影响，而2%黄原胶的改性效果相对其他两种增稠剂较好，循环过程中改性材料的结晶过程温度始终保持在60℃以上。60次循环后，改性材料主要参数相比纯材料的变化为：熔点下降0.2℃，蓄热相变平台减小15%，蓄热时长增加13%，结晶过程温度变化减小87%，过冷度减小42%，放热时长增加36%，相变潜热减小1.6%。
为了解决新疆塔河油田伴生天然气中高含量有机硫的脱除难题，需开发高效脱硫溶剂。基于已在天然气净化领域工业应用的UDS-2溶剂的初始组成，采用量子化学计算并结合溶解度COSMO-RS模型预测优选提高甲硫醇(MeSH)溶解性能的溶剂组分，改进原UDS-2溶剂对MeSH的脱除性能，并分别在常压和高压吸收实验装置上对比考察不同溶剂对模拟塔河油田伴生天然气的吸收净化效果。结果表明，聚合度为5的聚乙二醇二甲醚（PEGDME-3）与MeSH分子之间的相互作用最强，对MeSH的溶解性能最好，相同条件下，MeSH在PEGDME-3中的亨利系数最小，40℃时的亨利系数为14.9 MPa·L/mol。PEGDME-3调配入原UDS-2溶剂中获得的改进UDS溶剂，对MeSH和总有机硫的脱除率较改进前原UDS-2溶剂分别提高了10.1%～11.4%和7.2%～8.5%。所得结论将有助于进一步提高UDS溶剂的有机硫脱除效率，满足塔河油田伴生天然气高含量有机硫的脱除净化需求。
因催化剂与产物不易分离的问题，氢甲酰化反应催化剂固载化研究受到广泛关注。本文从分子筛、二氧化硅、碳材料、金属氧化物、磁性纳米粒子、有机聚合物和离子液体这些不同负载材料的角度综述了过去十年来的相关研究结果，并对不同载体的优缺点和发展前景进行了简要分析。固载型催化剂分为3种不同的构建方式：载体与配体连接、载体与金属连接以及载体同时与配体和金属连接。第3种构建方式制备的催化剂更稳定，常在二氧化硅作为载体中使用。第一种构建方式为催化剂制备提供了多样性，在无机物和有机物作为载体中都有广泛使用，其中，含磷的有机聚合物在提供良好催化剂效果的同时，也提高了催化剂的稳定性，对未来的研究方向有一定的指导意义。
甲醇在ZSM-5分子筛催化作用下，定向转化为低碳烯烃、汽油和芳烃等产品，是现代煤化工的重要技术。虽然ZSM-5结构规整有序，酸性强且水热稳定性好，具备优异的择形催化效应，但其孔结构以微孔为主，反应产物不能快速扩散出微孔，易形成积炭，导致催化剂活性降低而快速失活。缩短微孔孔道促进产物扩散成为甲醇定向转化催化剂研究的关键问题。本文总结了近十年来关于ZSM-5微孔孔道控制的最新研究进展，归纳了通过控制其晶粒尺寸、形貌和介孔结构，调控微孔孔道长度，提升反应分子在微孔内扩散性能的方法，特别分析了上述控制因子的关键调控机制；提出对纳米尺度的ZSM-5进一步精准构筑介孔结构，是获得高稳定性催化剂的重要途径；而在控制孔结构的基础上，优化表面酸性，有望提升甲醇制烃反应的产物选择性。本综述期望为甲醇制烃领域研究提供相关理论基础。
研究甲烷合成甲醇的催化剂及催化机理是甲烷直接催化氧化制甲醇的关键。本文综述了甲烷合成甲醇的Pt系催化剂、Pd系催化剂、Rh系催化剂、Fe改性沸石催化剂、Cu改性沸石催化剂、改性金属有机框架材料催化剂以及相应的催化机理。结果表明，Pt系催化剂中K2PtCl4、Pt(bpym)Cl2、Pt(bipy)Cl2催化甲烷制甲醇机理为亲电取代反应。Pd系催化剂中Pd(OAc)2在CF3COOH水溶液中通过多步电子传递链将甲烷转化为甲醇；Pd/C在乙酸水溶液中催化甲烷合成甲醇是亲电取代和活性氧物种氧化两种机理共同作用的结果。Rh系催化剂中的Rh/ZSM-5、Rh/TiO2通过锚定在载体孔道内的一价Rh与CO、H2O和O2作用将甲烷转化为甲醇。Fe、Cu改性沸石催化剂及改性金属有机框架材料催化剂通过均裂、异裂等自由基反应转化甲烷得到甲醇。指出研究高效活化甲烷分子和抑制甲醇深度氧化催化剂的设计、制备及深入探究其催化机理仍然是今后的研究重点。
采用等体积浸渍法制备Pd/Al2O3系列催化剂，考察不同Pd负载量对催化剂催化氯苯活性的影响，结果表明0.75%Pd/Al2O3催化剂活性最优，采用BET、H2-TPR、SEM等对催化剂进行表征分析，表明添加Ce后氧化能力增强，催化氧化效率提高。对催化产物进行分析，使用离子色谱分析了无机Cl-生成情况及其选择性，使用GC-MS定性分析了有机副产物，发现350℃时有少量苯生成。同时考察了焙烧温度、氯苯浓度、空速对催化活性的影响，结果表明焙烧温度过高或过低都会影响催化剂的活性，在550℃焙烧的催化剂活性更优，400℃时氯苯转化率为96%；氯苯入口处质量浓度在1500～6000mg/m3时，浓度升高，催化氯苯活性降低；空速在15000～30000h-1时，空速对氯苯催化活性影响不大，但继续提高空速会明显降低催化活性。
采用沉积沉淀法制备不同负载量的SiO2（硅胶）负载钴氧化物催化剂，采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电镜（TEM）、N2吸脱附等手段对催化剂进行表征，结果表明钴系氧化物为Co3O4，并且钴氧化物均匀地负载在SiO2（硅胶）载体上，其活性组分的粒子大小集中分布在2～10nm。将制备的催化剂应用于环己烯环氧化反应，以环己烯、分子氧为原料，异丁醛为催化助剂，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）为反应溶剂，在高压釜中进行。同时将SiO2负载钴氧化物催化剂与不同载体上制备的钴系催化剂进行比较，发现催化剂用量0.20g、环己烯2.00g、异丁醛3.50g、反应温度50℃、反应时间5h、氧气压力4MPa时，环己烯的转化率和环氧环己烷的选择性分别可达到66.56%和71.03%。
整体式催化剂性能高效、应用广泛，而制备方法是影响其性能的关键因素，因此探究简单高效的制备方法对整体式催化剂的工业应用至关重要。本研究以碳纤维布为载体，采用电沉积方法制备了一系列钴锰整体式催化剂，在固定床反应装置上考察了其催化氧化NO性能，并借助拉曼光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜等分析技术对催化剂进行表征。结果表明，采用电沉积法制备的钴锰二元催化剂比相同方法制备的氧化钴或氧化锰一元催化剂的粒径小，且钴锰比例对催化剂粒径影响很大，最小粒径为3～4nm。不同摩尔比例的钴锰二元催化剂焙烧之后物相差别较大，Mn/Co较高的催化剂的主要组成为Mn3O4，Mn/Co较低则趋向Co3O4，其中Mn/Co=2时，催化剂为(CoMn)(CoMn)2O4。电沉积法制备的钴锰整体式催化剂催化氧化NO的性能要远优于相同方法制备的氧化锰催化剂,在50℃下转化率均接近100%。
模仿天然骨的精密结构制备有机-无机复合骨修复支架材料已成为骨组织工程发展的重要方向。生物质材料如胶原、明胶、壳聚糖、丝素蛋白等由于具有优良的生物学性能而得到广泛关注。含硅生物活性材料由于具有良好的骨传导性和骨诱导性，成为骨修复支架材料中重要的无机组分。本文主要介绍了粉体复合和原位复合两种骨支架材料组分的复合技术，阐述了冷冻干燥、静电纺丝、仿生矿化以及3D打印等骨支架材料结构的构建策略，着重总结了生物质基含硅骨修复支架材料研究进展，阐明当前骨支架材料制备的难点在于支架材料的力学性能和多孔性结构以及生物降解性能与新骨生成速率之间的匹配性问题，并对骨支架材料的发展进行了展望。
现有的固定化酶技术存在低稳定性、低回收利用率等缺点，而金属有机骨架材料（MOFs）凭借自身独特的性质如特定的主-客体相互作用及限域效应，极大提高了酶的负载率以及限制酶分子的流失，甚至极端环境下仍能维持酶的活性，近年来成为固定化酶载体的研究热点。本文从酶-MOF复合物的合成策略出发，介绍了利用MOFs载体完成酶固定化包括表面吸附、共价结合、孔道包埋和原位合成这4种方法的优劣势，重点概述了酶-MOF复合物在微反应器构建、级联反应等应用领域的巨大潜力。研究进展表明，有巨大优势的新型MOFs载体将有力促进酶-MOF复合物作为优异的催化剂、生物传感器等在多学科领域的发展。
UiO-66除了具备其他MOFs材料的比表面积大、孔隙率高及孔道易调、易功能化等特点外，与大多数MOFs 材料不同，还具有优异的化学稳定性、机械稳定性、热稳定性和抗水性能，使其在吸附及催化领域具有巨大的应用前景。本文详细介绍了UiO-66的合成方法最新研究进展，包括溶剂热法、机械研磨法、微波辅助法、持续流法及干胶转化法，同时指出干胶转化法产品收率高，纯化、活化过程简单且不产生有机废液，是UiO-66合成及未来工业化生产的发展方向。同时综述了改性UiO-66材料近年来在有毒工业化学品吸附及化学战剂催化降解领域中的研究进展，展望了静电纺纳米纤维负载UiO-66在化学防护领域应用的发展趋势。
传统的超级电容器因柔性差、安全性低等问题无法满足可穿戴电子产品的需求。基于此，固态柔性超级电容器应运而生，以其独特的柔性、延展性和高安全性等特点引起了众多学者的关注。本文首先简要介绍了固态柔性超级电容器的研究意义，总结了其主要的组成结构，并指出二维叉指超级电容器适用于微型电子器件，一维线型超级电容器具有更好的柔性和适应性。然后重点概述了固态柔性超级电容器用电极材料和电解质材料的研究进展，并对其现存问题进行探讨，指出该领域进一步发展的关键技术是如何提高电极的容量性能和循环稳定性以及电解质材料的力学性能、导电性和电化学稳定窗口。
研究了以碳酸铷（Rb2CO3）和乙酰丙酮锂（LiAcac）为催化剂，异山梨醇（IS）和碳酸二甲酯（DMC）为原料合成聚碳酸酯（PC）的工艺过程。优化了酯交换反应催化剂用量、原料配比、缩聚反应催化剂用量、缩聚反应温度以及缩聚反应停留时间，并对酯交换产物和聚碳酸酯产品进行了红外光谱、核磁氢谱、核磁碳谱和热重分析，得到较优工艺条件为：Rb2CO3用量1×10-3mol/molIS、原料配比n(DMC)/n(IS)=14、LiAcac用量2×10-3mol/molIS、缩聚温度225℃、缩聚停留时间4h，所得的PC产品特性黏数可达36.55mL/g，数均分子量（Mn）为30659，重均分子量（Mw）为42551，Mw/Mn为1.39，色差为6.92，玻璃化转变温度（Tg）为155.6℃。
分别以普通铝箔和涂碳铝箔为正极集流体制备磷酸铁锂（LiFePO4）扣式电池（OB-1、OB-2）和全电池（FB-1、FB-2，批量生产）。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和电化学工作站对正极箔材和所组装的电池进行表征，并对其电化学性能进行研究，根据所组装电池在不同条件下的充放电性能判断涂碳铝箔对磷酸铁锂动力电池充放电性能的影响。结果表明，涂碳铝箔有利于提高Li+扩散速率和充放电性能。然而，涂碳铝箔对电池在低温环境中的充放电性能影响更大。以涂碳铝箔为集流体可以降低电池内阻，提高电池低温充放电性能。温度为-20℃时，OB-2中Li+扩散速率可达1.1×10-12m2/s，放电容量为92.7mA·h/g，全电池FB-2循环充放电100次，容量保持率可达72.2%。
高效的析氧反应（OER）催化剂对于高效的能量储存和转换是必不可少的。本文采用静电纺丝法结合一步煅烧成功制备了镍铁合金/铁酸镍复合纳米纤维（NiFe/NiFe2O4），通过调变煅烧气氛、温度、元素比例等条件并结合X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学等测试手段对材料进行了相关表征与分析。其中电化学测试结果显示，该材料对碱性介质（1mol/L KOH）中析氧反应具有较高的电催化活性，最佳样品在电流密度达到10mA/cm2时所需过电位为380mV，并且在计时电位法测试10h后也表现出极佳的稳定性。
由于聚酯纤维的化学性质稳定、纤维表面光滑，不易与后整理剂相结合，因此利用薄荷油微胶囊后整理对聚酯织物进行舒适凉爽改性时，存在附着量少、改性效果差的缺点。为解决这一问题，本文在后整理前增加了碱预处理和等离子体预处理。通过对聚酯织物原样、无预处理后整织物、碱预处理后整织物和等离子体预处理后整织物进行舒适凉爽性能测试，深入分析两种预处理方法对聚酯织物改性效果的影响。结果表明：等离子体预处理在织物透湿、导水、润湿、速干和凉爽性改性方面促进作用更明显，相比无预处理后整织物，等离子体后整织物的透湿率、经向和纬向芯吸高度、滴水扩散时间、蒸发速率及接触凉感系数分别提高了3.32%、40.24%、27.25%、80.39%、21.21%和5.59%；碱预处理则在织物透气性和吸水性改善方面的效果更佳，相比无预处理的后整织物，可将织物的透气率和吸水率分别提高43.43%和13.03%。因此，两种预处理方法对聚酯织物舒适凉爽性的改性效果有显著促进作用。
通过固相法制备出钛酸锂(LTO)样品，再将LTO和氧化石墨烯通过水热法制得钛酸锂/还原石墨烯复合材料(LTO-RGO)。通过XRD、SEM、TEM对材料的结构、形貌进行表征，并进行充放电性能测试、交流阻抗测试来检测其电化学性能。结果表明，石墨烯对钛酸锂进行包覆处理不影响钛酸锂材料的晶型结构、无杂相出现。钛酸锂/石墨烯复合材料表现出了比钛酸锂材料更为优异的电化学性能，0.2C倍率下的放电比容量为208.7mA·h/g，50次循环后容量保持率为98.10%；20C倍率下的放电比容量为136.1mA·h/g。
采用水热法制备出不同质量比的氧化铈/钨酸镍(CeO2/NiWO4)的复合粒子，再选用硅烷偶联剂KH560对其进行改性，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征了复合粒子的结构与形貌。将改性的复合粒子分散于环氧树脂（EP）中，然后喷涂在碳钢基体上制备CeO2/NiWO4/EP复合涂层，利用电化学交流阻抗（EIS）、加速浸泡实验和摩擦磨损试验（Taber）测试涂层的防腐与摩擦性能。结果表明：添加CeO2/NiWO4复合粒子的环氧树脂涂层的防腐耐磨性能大幅度提高，而且当复合粒子中CeO2与NiWO4的质量比为4∶3时，涂层防腐耐磨性能最好，该复合环氧涂层在3.5%NaCl水溶液中浸泡后期(45天)仍保持较高的阻抗模量(7.36×108 Ω/cm2)，比纯环氧树脂涂层高一个数量级。同时，经过10000转摩擦磨损后，此复合涂层的质量损失较纯环氧涂层减少56%，厚度损失量仅为CeO2/EP的50%，表现出最优异的防腐耐磨性能。
将润滑剂硫化异丁烯（T321）填充到碳纳米管（CNTs）内以后制成复合物，再利用复合物制备了一种纳米流体切削液，研究了该纳米流体的分散稳定性、导热和黏度特性，分析了酸化处理时间、碳管微粒类型与浓度、表面活性剂、测试条件等对上述性能的影响。结果表明，T321填充CNTs时的填充率为25%左右，制备稳定分散纳米流体所需的两种表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）与吐温-80（TW-80）的最佳复配比例为3∶7，复配活性剂与碳管的最佳比例为5∶1。当CNTs的酸化处理时间为9h左右，且在充分、稳定分散的条件下，复合物可使基液的热导率提高110%，CNTs的形状因子对热导率的影响最为显著。所制备的纳米流体为一种非牛顿流体，当活性剂质量分数为0.5%左右时，其动力黏度最小。与普通CNTs所制备的纳米流体比，复合物纳米流体的热导率更高、黏度更小，这是由于在CNTs的开口与内部填充过程中，其表面被化学修饰，使复合物在基础液中具有更好的分散稳定性。
通过两步无皂乳液聚合法，改变第二步对苯乙烯磺酸钠的加入量，制备表面携带磺酸根基团量不同的纳米粒子（PSS），并将其应用于正渗透（FO）膜的制备。采用红外光谱仪（FTIR）和光电子能谱仪（XPS）表征粒子组成，通过扫描电子显微镜（SEM）表征膜的表面和断面形貌，测定膜孔隙率和亲水性，考察表面磺酸根量不同的聚合物粒子对膜结构性能的影响。结果表明，PSS的引入能提高膜的孔隙率，改善膜的亲水性，且随着粒子表面携带的磺酸根基团量增多，膜的孔隙率与亲水性也随之提高。这是因为PSS粒子可以支撑内部孔道，且表面携带的亲水基团-SO3Na可以提高膜的亲水性，影响活性层的形成。所制备的FO膜性能也得到相应改善，水通量达到了61.1L/(m2·h)，为纯聚砜膜的2.8倍，盐截留率达到93.2%，Js/Jv值仅为0.31g/L，性能得到极大提升。
为了实现钠离子电池优异的电化学性能，除了从电极材料的搭配方面入手，作为维持电极结构稳定性的关键材料，黏合剂的选择也至关重要。本文对黏合剂的主要作用与性能要求进行了讨论，系统综述了近年来高性能钠离子电池黏合剂的研究进展，分别阐述了聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、海藻酸钠、聚丙烯酸以及交联聚合物等5类黏合剂的特性：聚偏氟乙烯的化学稳定性良好，黏合效果较好，但存在溶胀率较大的问题；羧甲基纤维素具有良好的分散性，机械强度较大，由于脆性较大而需与丁苯橡胶搭配使用；海藻酸钠环保且廉价，保形性好，但稳定性较差；聚丙烯酸拥有较高的弹性模量和抗拉强度，但是力学性能较差；交联聚合物的机械强度大，弹性较好，可能存在网络缺陷。结合已有的研究报道，探讨了这些黏合剂在钠离子电池系统中的应用，展望了今后黏合剂在拓宽来源领域、匹配适合的电极材料以及消除水性黏合剂对电池性能的负面影响等方面的发展方向。
针对褐煤表面亲水基团丰富、孔隙发达导致煤成浆性能差的问题，以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为乳化剂制备了阳离子烷基烯酮二聚体（AKD）乳液，将其涂覆在经微波脱水后的褐煤颗粒表面，使煤样表面获得较强的疏水性；利用比表面积分析仪（BET）、X射线光电子能谱（XPS）和化学滴定法研究了AKD与煤表面的作用机理，同时测定了煤水体系的zeta电位以及煤水界面润湿性，结果表明AKD在煤表面发生了物理化学吸附，并当阳离子AKD乳液用量为1.5%时，改性煤粒表面zeta电位绝对值达到最大，褐煤与水的接触角从50.92°增加到121.10°；再将改性后的褐煤颗粒配合聚萘磺酸盐分散剂制得高浓度的水煤浆，当褐煤水煤浆黏度保持1000mPa·s时，最大成浆浓度从原煤的56.6%增加到61.20%，并且随水煤浆存放时间的延长其水煤浆的黏度保持稳定。
金属有机骨架材料（MOFs）具有以金属离子为中心的结构特征，因此利用MOFs及其衍生材料可构建非均相过硫酸盐催化氧化体系，该体系能耗低且高效，在水处理中具有良好的应用前景。本文综述了MOFs及其衍生材料活化过硫酸盐处理水中难降解有机污染物（包括有机染料、环境内分泌干扰物和抗生素）的研究现状，探讨了不同组成及结构的MOFs及MOFs衍生材料对催化降解水中有机污染物性能的影响，指出MOFs及其衍生材料的结构设计、合成策略、不饱和的金属活性位点以及反应体系中的活性物质等是体系催化降解能力的重要影响因素。最后总结了目前基于MOFs材料活化过硫酸盐作为一种新型的高级氧化技术在水处理应用研究中存在的问题，并提出新型高效联合活化体系的构建及活化作用机制深入的探索和完善是今后研究的重点。
随着经济的发展和国民生活水平的提高，污水污泥的排放量逐年增加，环境问题愈发严重，污泥的处理处置成为焦点问题，污泥脱水是制约污泥处置处理进一步发展的关键。本文针对目前污泥深度脱水技术开展，首先简述了不同来源污泥的分类及其基本特性，然后重点阐述了不同污泥预处理技术，分析了各污泥深度脱水技术作用机理，并对各自脱水效果及优缺点进行比较分析。结果表明，物理法中水热预处理对污泥的可脱水程度提升最大。较低声强、短时间的超声波处理对污泥脱水性能有着明显的改善。化学法在污泥过滤性能以及脱水速率方面有很大优势，酸碱处理后污泥zeta电位上升，污泥过滤性能及脱水速率得到改善。高级氧化法处理后污泥脱水效果高于酸碱处理，微生物细胞被溶解释放出有机物，可脱水程度改善。生物法处理污泥除改善污泥脱水性能外，还有对环境污染小等特点，但耗时较长。最后对污泥的后续脱水工艺进行综述，介绍了现存的主流脱水工艺，包括机械脱水、热干化技术、水热脱水工艺等；并针对不同的污泥后续利用方法，选取合适的预处理技术，提出相应优化的污泥处理工艺流程。
基于钙基吸附剂的污泥蒸汽气化制取富氢合成气是一种高效环保的污泥处理方式。本文采用溶胶-凝胶法制备了Co改性、Al2O3为载体的钙基吸附剂。借助热重分析仪测定不同钙基吸附剂在多个碳酸化和煅烧循环中的CO2吸附能力和循环稳定性，并在固定床上进行污泥蒸汽气化实验。结果显示：煅烧过程中，以Al2O3为载体的钙基吸附剂中的Al2O3与CaO生成七铝酸十二钙(Ca12Al14O33)，并表现出优异的孔隙结构的和CO2吸附能力，其中，Co质量分数为10%的吸附剂在30次循环（700℃碳酸化35min，850℃煅烧5min）中碳酸化率稳定在70%左右；提高气化温度及Co的添加量可促进焦油裂解和甲烷重整反应，显著提高了合成气中H2的浓度和产量及污泥气化的冷煤气效率，有利于富氢气体的制取；在650℃下，相比于纯CaO，添加Co质量分数为15%的吸附剂时，H2产量提高了102%，H2体积分数提高到85%。
柴油机作为卡车、重型机械以及船舶的主动力装置仍被广泛采用，其尾气中氮氧化物的脱除技术也是目前的研究热点。本文搭建了模拟柴油机尾气的配气系统，采用介质阻挡放电产生低温等离子体（non-thermal plasma，NTP）的方法对模拟柴油机尾气进行了脱硝的实验研究。实验结果表明：针对本系统，电源效率和能量密度随着输入电压的增大而升高，当输入电压高于60V时，电源效率在90%以上；在O2/N2条件下，随着O2浓度以及能量密度的增加，NO生成量逐渐增加，NO2生成量先增加后降低最终趋于稳定；在NO/N2条件下，低温等离子体对NO的脱除率接近100%；在NO/O2/N2条件下，随着NO浓度的增加，临界O2浓度升高，O2体积分数为1%时脱硝效率在90%以上，O2体积分数高于14%时低温等离子体的脱硝率为负值，且随着能量密度的增加，生成的NO x 浓度也更高，O2浓度对低温等离子体的脱硝性能起决定性作用；在低能量密度时，加入NH3会提高脱硝性能，高能量密度时NH3会略微降低NTP的脱硝性能，当加入H2O模拟真实柴油机尾气成分且喷氨时，获得的脱硝率最高为40.6%。
目前镁基脱硫产物的处理主要集中在湿法镁基脱硫产物，在半干法镁基脱硫产物的处理利用方面少有报道。为了解决这一问题，本文采用了水浸泡的方法对半干法镁基脱硫产物进行处理，研究浸泡次数、浸泡温度和浸泡时间对脱硫产物的影响，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线荧光光谱仪（XRF）对产物进行分析。结果表明：水浸后的脱硫产物分为水溶液、固体块状物和沉渣三部分。溶液中的溶质主要是硫酸镁和氯化镁，第一次浸泡硫酸镁和氯化镁的浸出量达8.85%，远高于第二次浸泡的2.33%，浸泡温度为70℃时得到的硫酸镁和氯化镁比室温和50℃多0.14%~3%，浸泡3天后溶液密度几乎不再变化；固体块状物主要成分为氢氧化镁和少量的硫酸盐和氯化物；沉渣主要成分是氢氧化镁。水浸处理可以完成脱硫产物的再利用。
本研究的目的是开发一种新型的泡沫浮选耦合超滤技术的方法，以实现从有机废液体系中经济、高效地回收纳米TiO2光催化剂。首先，对超滤膜分离有机废液中纳米TiO2光催化剂的使用效率，包括透过通量和截留率进行评价。随后，为了减少超滤操作进料液中纳米TiO2光催化剂的浓度，在泡沫浮选阶段确定以阳离子表面活性剂——十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为捕获剂，研究了CTAB浓度、气体体积流速、分布器孔径对泡沫浮选回收纳米TiO2光催化剂富集效率的影响。最后，确定泡沫浮选耦合超滤耦合回收纳米TiO2光催化剂的工艺条件。试验结果表明，采用耦合工艺，在pH 7.0、CTAB浓度0.20g/L、气体体积流速15mL/min以及分布器孔径180μm的条件下，纳米TiO2光催化剂富集比和回收率分别为22.52和99%，同时膜的使用寿命较非耦合操作提高了133％。
设计制造了一套生物质热裂解用双仓式气力输送喂料装置，研究流化气速、喷动气速、有效喷射距离（s=50mm、100mm、150mm、200mm）、输料管内径（d 1=21mm、24mm、29mm）和生物质颗粒粒径对进料率的影响。试验结果表明，进料率随着流化流速、喷动气速、输料管内径、生物质颗粒粒径的增大而增大。在有效喷射距离为100mm时，进料率最高。固气比随着流化气或喷动气速的增加先增加后降低，在流化气和喷动气的共同作用下，随着气体流速的增加固气比一直在降低。为了描述进料率与喷动气速、流化气速、有效喷射距离、输料管内径以及生物质颗粒粒径之间的关系，采用多元线性回归分析，建立了多元线性回归模型。开展了额外试验验证模型的准确性，结果表明试验值和预测值误差在±10.2%以内，表明所建立的模型可靠，可以利用该模型预测喂料器的进料率。
采用自行研究设计的介质阻挡-电晕放电等离子体反应装置在模拟烟气中进行NO、SO2的脱除研究。考察了O2、CO2、水蒸气等气体组分对脱除NO、SO2的影响，并进一步探讨了添加剂CH3COONH4对脱除NO、SO2的影响及作用机理。实验结果表明：O2、CO2和水蒸气浓度的增加对NO脱除有抑制作用，而引入CH3COONH4后，这些抑制作用会被减弱，使NO的脱除率得到大幅度提升，但这些抑制作用不会完全消除。在引入CH3COONH4后，气体组分和输入电流的变化对脱除SO2的影响不明显，SO2脱除率可达到94%左右。在N2/O2/CO2/H2O/NO/SO2体系中加入0.27%的CH3COONH4后，NO初始浓度不变的条件下，SO2含量较少时，对NO的脱除影响不明显，随着SO2浓度的增加，NO的脱除率不断下降，增加CH3COONH4的添加量可消除SO2的影响；另一方面，在SO2初始浓度恒定的条件下，随着NO含量的增加，SO2的脱除率保持在94%左右。在N2/O2/CO2/H2O/NO/SO2体系中加入0.51%的CH3COONH4后，输入电流2.5A时，NO的脱除率达到72%。
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