液氢能量密度高，作为氢的储运形式在远距离运输上具有成本优势。在减碳政策引导下，全球范围内液氢市场将进一步扩大，但氢液化装置能耗过高制约了液氢市场的发展。本文聚焦于国内外氢液化装置产业化现状，调研了国内外液氢产能和氢液化装置供应商；回顾了国际上两个典型氢液化装置的建设情况、流程特点和关键性能指标；梳理了近几年文献公开的氢液化流程的预冷方式、液氢产量和能耗，并且详细介绍了日本WE-NET项目和欧洲IDEALHY项目的氢液化流程；总结了氢液化装置的技术难点和发展现状。分析表明，低能耗氢液化流程设计已相对成熟，提升核心设备的效率和可靠性、完善液化过程的动态控制策略是推动氢液化装置产业化的关键。大型氢液化装置实现规模效应、小型氢液化装置提升启停能力是两个重要的发展方向。

叙述了高压氢气泄漏射流研究进展，重点对氢气状态方程、欠膨胀射流结构及模型、射流区域氢气浓度预测、基于计算流体动力学的泄漏射流模拟等方面进行了归纳、总结和评述，并对未来研究方向进行了展望。文中总结：现有研究表明已有多种适用于高压氢气的实际状态方程，Peng-Robinson、Abel-Noble等方程兼具便捷性及精度；高压氢气泄漏时在泄漏口呈现高度欠膨胀射流结构，Molkov模型可用于预测欠膨胀射流特性参数；高压氢气泄漏射流区为动量控制或动量与浮力联合控制，区域内氢气浓度与泄漏口径、泄漏口距离、介质密度组成的量纲为1参数有量化关系；主流计算流体动力学软件如ANSYS-Fluent、FLACS等在模拟高压氢气泄漏时均被证实具有较好精度。未来研究方向包括大尺度实验、不规则泄漏口、成果工程化应用以及高效数值模拟方法等。

蒸气压缩制冷/热泵系统利用气液相变实现热量转移，如何应用气液分离技术对两相工质进行干度调控与流量分配，保证系统运行稳定性并提高系统性能一直是研究的热点。本文综述了蒸气压缩制冷/热泵系统中气液分离技术的研究进展，总结了系统中气液分离技术的应用方式，讨论了不同应用方式中该项技术的主要功能与工作机制，并对重点研究方向进行展望。研究发现气液分离技术的主要功能有保障系统运行可靠性、提高换热器性能、对非共沸混合工质进行组分分离以及改进循环流程等，对气液分离器性能提升方面现有的研究尚有不足，计算流体动力学（CFD）仿真模拟是研究其内部分离机理和对气液分离器进行结构优化的有效方法。气液分离技术应用方式的开发、相分离换热器优化研究与气液分离器的设计优化将会成为今后研究的重点方向。

相变热控技术具有设备性能可靠、质量轻、耗能低等优点，在工业和学术界受到广泛关注。利用固-液相变恒温吸热和气-液相变超高导热特性，可实现多相耦合的高效储热传热过程。本文针对固-液/气-液多相耦合热控技术提出多相耦合概念，以典型相变材料和热管耦合系统为切入点，首先介绍相变及多相耦合的工作原理，归纳了两者之间的典型耦合方式：相变材料分别置于热管蒸发段、冷凝段、绝热段，或热管整体嵌入相变材料作为导热骨架；然后着重评述了目前国内外多相耦合热控技术用于电子器件冷却和电池热管理领域的研究进展，并对其他领域（如蓄热/冷）的应用现状进行总结；最后从材料改性、器件耦合、系统协同等角度提出当前面临的问题和未来发展方向。

油包水乳状液中水合物生长行为的差异会影响水合物的生长速率和生成量，为多相管道的安全运行和流动保障策略的制定带来挑战。本文结合国内外关于油包水乳状液中水合物生成行为的实验及理论研究成果，系统阐述了水合物生成实验研究方法及水合物生长过程常用量化指标，总结了油水体系中油相组成、含水率等因素对水合物生长行为的影响规律，分析了油包水乳状液中水合物的生长机理和量化模型的研究进展。文章指出，油包水乳状液中水合物生成方法和量化指标已较为完善，对影响因素和生长机理的认识正日趋深入。未来应进一步探明多组分复杂体系下的水合物生长动力学行为，并从微观角度深入对油水体系中水合物壳体结构及生长机理的理解，最终建立适用于实际多相管道的水合物生长速率模型。

利用11弯管的脉动热管作为汽车锂离子电池的散热系统进行传热实验。在脉动热管中引入不同比例的混合工质[H₂O、全氟丁基甲基醚（HFE-7100）]，在模拟单体锂离子电池不同发热功率下展开传热实验，实验结果表明，微乳液工质可以有效避免高发热功率下脉动热管出现局部烧干的现象，防止电池表面温度过高发生热失控。使用水包油（O/W）型微乳液工质（0.048%SDBS∶HFE-7100=1∶1）时传热性能最理想，并且可以保证锂离子单体电池正常工作（20～30W）时，温度不超过40℃，表面温差低于1.8℃，在单体电池高发热功率（40～50W）时，电池局部温度不超过56℃，电池表面的平均温度不超过55℃。

作为一种高效的传热元件，脉动热管由于其结构柔韧性，在微小空间和复杂形状中的热管理和设备散热中具有广泛的应用。脉动热管的热性能对于设备效率和安全性有重要的影响，而操作条件和运行模式对热管性能的改善有显著作用。本文针对脉动热管在升降热流条件下的性能进行实验测试，采用水为工质，30%～40%充液率，结果表明，热管在低热流、弱冷却条件下易于遭受启动失败和热失控的风险；在升降热流条件下，脉动热管的热阻在启动前后的变化趋势存在反向规律。由于热管在启动前后的工质状态不同，热流升降对于工质状态变化的影响受限于热惰性和迟滞现象，继而导致热阻变化规律的差异。热管负荷相同，若热管未启动，上升段热阻低于下降段；当热管启动运行时，下降段热阻低于上升段；热管负荷越远离启动临界值，升降热流条件下的热阻差异越小。相较于低充液率，热管在高充液率时的热阻反向规律更显著；热管在自然冷却时的热阻反向规律更显著于强制冷却。

为研究竖管渗流降膜蒸发式冷凝器，通过仿真和实验相结合的手段，探究了冷凝器单管在不同管外温度、空气雷诺数与液体雷诺数等多工况下的传热特性。结合此前研究中存在的问题，合理选择了物理模型与边界条件，获得了降膜过程的轴向温度、热通量分布等并对径向位置进行了时间序列分析。结果表明逆向通风传热效果优于顺向通风，但易加剧管段下部液膜不稳定甚至出现干壁。通过时间序列分析发现干壁区域会被液膜快速覆盖，因此短暂干壁对整体传热影响并不十分明显，仍需注意逆向通风强度过高会对管子下部液膜的稳定性造成显著影响，本文工况下推荐单管空气雷诺数不宜超过3500。此外，测试结果显示本文单管传热量约为2200W，与模拟结果相差6.7%，单管综合传热系数为1400W/(m²·K)左右。

换热网络是过程系统节能降耗的关键，对于给定换热网络其操作条件及生产要求等常发生变化，尤其是换热器普遍存在缓慢结垢现象，导致换热网络的运行参数偏离设计值，甚至难以满足生产操作要求。为此设计时一般留出一定的面积裕量，并通过旁路控制实现对面积裕量的在线调节。本文针对换热网络运行的全周期，以持续节能为目标，提出一种裕量缓释的优化控制方法。首先，针对换热网络整个运行周期，结合滑动窗口算法分析缓慢结垢现象与优化控制的关系，得出一种换热网络全周期持续节能的控制策略。然后，在划分的每个滑动窗口内以提高控制性能为目标，实现换热网络的在线优化控制。进而针对换热网络的全运行周期，以持续节能为目标，研究一种裕量缓释优化方法，优化求解每个窗口内可利用的换热网络面积裕量。最后，提出一种以全周期持续可控为目标的换热网络裕量缓释优化控制方法。结合实例说明采用本文提出的方法实现了全周期持续可控同时兼顾了各时间窗口内系统的动态控制性能。

动压机械密封静环需要具备轴向滑移、角向摆动的能力，其中的O形圈在滑移界面起密封和补偿作用，其设计的优劣对密封的稳定运转至关重要。为此本文建立微动补偿结构的有限元模型，分别分析了O形圈整体槽和分体槽两种典型补偿结构在平滑微动补偿工况和受振动干扰微动补偿工况下预压缩量、介质压力以及线径大小对O形圈密封性能及补偿特性的影响，并进行了试验验证。分析结果表明：影响静环补偿性能最主要的因素是O形圈压缩量和界面摩擦系数；分体槽补偿结构在补偿过程具有更好的追随性，更适用于高速、强振动工况，表现为具有更小的摩擦力且波动程度小。通过试验验证了分析结果，得到了O形圈优化补偿结构参数，在动压机械密封启动阶段，O形圈摩擦力最大，减小压缩量、改善补偿界面润滑状态可以有效降低摩擦力的波动量提高补偿性能，其中良好的润滑能有效降低摩擦力波动量20%以上。研究结果为高速动压机械密封微动补偿结构设计提供了参考。

创新性提出了一种燃料驱动无电热泵系统（NEHP）的热泵新技术，NEHP使用一套系统解决了夏季供冷、冬季供暖、生活热水及一定量生活用电，是一种可冷热电多联供的分布式能源系统。本文从原理及设计思路上对NEHP新技术进行了具体说明，对NEHP技术应用的节能性进行了模拟计算，并对运行经济性作了全面分析。NEHP技术适宜应用于缺电和无电地区，具有电热泵（EHP）无法比拟的适用性优势，也适用于燃气与电力均较为充裕的地区，具有广阔的应用场景。对于使用燃气的NEHP-G系统，若气电比r_ge小于某一数值，则在供热或供冷方面NEHP-G将比EHP具有更低的运行费用，其中额定制热时该值为4.17，额定制冷回收与不回收余热时该值分别为5.62和3.06。以重庆地区2021年商业气价与电价为例，NEHP-G在制热季可节省费用42.17%~47.49%，在制冷季回收与不回收余热可分别节省费用48.22%与32.26%。

为了探究不同壁面微细通道内质量通量对沸腾起始点的影响，利用计算机数控技术制得3种不同波纹壁面的微细通道，以R141b为实验工质，在入口温度为33℃、压力为60kPa的工况下，调节加热板的功率，在质量通量为203.75kg/(m²·s)、255.68kg/(m²·s)、307.61kg/(m²·s)、358.59kg/(m²·s)和409.57kg/(m²·s)的条件下分别测定3种不同波纹壁面沸腾曲线。通过分析3种微细通道不同质量通量下的沸腾曲线，归纳ONB点的过热度和热通量变化规律，进一步比较在同一质量通量下不同壁面微细通道的沸腾曲线，分析波纹壁面沸腾起始点的过热度减小的原因，最后将实验值与现有的ONB预测模型进行对比，发现Hsu模型预测效果整体较好，但该模型没有关联质量通量因素，本文对3种波纹壁面不同质量通量作用下ONB预测模型进行了研究。研究结果表明：同一种壁面微细通道，随着质量通量增大，ONB点壁面过热度减小；相同质量通量下普通微细通道ONB点的过热度最高，正弦微细通道次之，三角形微细通道最低；本文的ONB预测模型对普通、正弦和三角形微细通道预测平均绝对误差值分别为0.77%、1.91%和2.08%。

基于固定床管式热解炉对废轮胎热解产物性质进行了详细的研究和分析，根据热解产物特性针对性地提出了产物的改性提质方法，并基于该方法自主设计开发了一套适用于废轮胎高效能源资源化利用的梯级螺旋热解中试装置，以获得高品质热解产物。甲苯抽出物透光率和闪点分别是限制热解炭黑和热解油高效安全应用的瓶颈问题。本文开发的中试热解装置采用梯级热解技术和多级冷凝技术，可有效改善热解产物品质，所得热解炭黑甲苯抽出物透光率达到100%，热解油闪点达到76.5℃，均满足相应标准。同时，中试装置采用热解气循环燃烧供能的方案，可实现装置的热量自维持，显著降低工艺热解能耗。本文基于自主开发的中试梯级热解装置，解决了废轮胎热解产物高值化利用的瓶颈问题，以期为废轮胎热解技术规模化推广应用奠定基础。

随着导引头向小型化、轻量化、智能化和多模复合方向发展，导引头电子器件面临短时高功耗散热需求。相变热沉储热装置具有储能密度高、重量轻、被动不耗能等优点，但其相变材料传热效率低、熔化过程复杂，增加了散热设计难度。本文建立了弹载发热元器件散热计算模型和相变传热数学模型，基于Fluent软件开展了相变传热数值模拟和传热特性研究，通过采用均热板导热和增设强化导热筋的方式进行了相变传热优化设计。结果表明，采用均热板和增设强化导热筋能有效降低计算模型最高温度和高低温差，延长器件工作时长。导热板采用均热板代替铝合金时，计算模型高低温差可由98.8K降至50.3K，热沉内部增设3个强化导热筋，可进一步降低温差至17.9K，继续增加强化导热筋对传热效果影响将越加不明显。

电转甲烷技术（PtM）是将可再生能源电力转变为氢气后，再与CO₂进行甲烷化制取可再生天然气的过程，是可再生能源制天然气、电网平衡、长时储能与脱碳技术相耦合的综合能源系统关键技术。本文综述了全球典型的电转甲烷储能示范项目及其进展，详细分析了所采用的CO₂甲烷化工艺技术，总结了不同类型的甲烷化反应器工艺的设计特点，包括项目规模、工艺路线、操作条件和反应性能等。最后对比分析了化学甲烷化和生物甲烷化两种技术路线的特点，包括反应器体积、杂质要求、动态响应等，以期为今后我国电转甲烷技术的开发和示范应用提供有价值的参考。

熔融金属法甲烷裂解技术作为近年来新兴的制氢技术，有效地解决了传统甲烷热裂解或催化裂解高能耗、低转化率以及催化剂失活等问题，避免了甲烷蒸汽重整制氢工艺高碳排放。在制氢的同时还能生产出具有附加值的碳产品，因而受到各方广泛关注。本文总结了熔融金属法甲烷裂解技术研究进展，并围绕工艺流程、反应机理、熔融介质的选择以及反应器设计等方面展开，给出了液相介质是否起催化作用的两类甲烷裂解反应机理，并详细阐述了熔融介质选择原则、发展趋势以及不同类型熔融介质的优缺点。再者，技术经济性以及温室气体减排量也在文中详细体现，进一步论证了该工艺的可行性和潜在效益。此外，文中还给出了未来技术发展趋势和建议，指出调控碳材料形貌，使之向高附加值碳材料转变应是未来重点发展方向之一。

在我国“碳达峰、碳中和”的战略目标下，风电和化石能源制氢技术正不断发展，利用海上风电资源或天然气制备氢气，并通过储运技术送到氢能源市场，为解决海上风电并网和消纳的难题、促进深海天然气资源的低碳发展提供了可行的思路，因此研究应用于浮式氢气液化工艺系统的绕管式换热器海上适应性具有重要意义。本文基于多自由度的晃荡平台，搭建了浮式多孔介质通道内压降测试实验装置；基于多孔介质模型、正-仲氢转化和氢流动换热理论模型，建立了多孔介质通道内耦合正-仲氢转化的流动换热数值模型。通过实验与数值模拟相结合的方法，分析海况和水平条件下多孔介质换热通道的性能变化。研究结果表明，填充催化剂的绕管式换热器多孔介质通道内压降明显，温降不明显，管内仲氢含量增加；随着氢气流量的增加，传热系数逐渐增大，而出口仲氢的含量逐渐降低；海况对海上多孔介质换热通道的压降和传热特性影响较小。

近年来，氢能利用越来越受到重视。由于“碳中和”目标的提出，中国未来对氢能源的需求将会更大，而挪威拥有丰富的天然气资源和可再生能源，可通过天然气制氢结合碳捕集与封存技术大量供应蓝氢。然而，如何克服长途、大规模运输的困难是一个迫切的问题。本研究以从挪威到中国和欧洲两条路线为例，以能量效率和碳排放强度为研究参数，以液氢和氨两种氢能储运方式为研究对象，选取合理的数据进行理论计算并搭建运输链，绘制出各条运输链的能流图，对两种运输方式进行了比较。结果表明，氨（不裂解）运输链运输到欧洲和中国的能量效率分别是41.6%和33.6%，高于液氢运输链的37.65%和33.38%，而氨（裂解）运输链的能量效率最低，为30.39%和24.83%。在碳排放强度方面，与液氢运输链［241.27kg/(MW·h)和214.8kg/(MW·h)］和氨（裂解）运输链［216.94kg/(MW·h)和183.33kg/(MW·h)］相比，氨（不裂解）运输链［135.87kg/(MW·h)和110.76kg/(MW·h)］的碳排放强度最低。

低温环境严重影响了电池放电性能，综合考虑多种预热方法对电池温度场分布的影响，利用绝缘油浸没加热NCM811电池，测试了不同低温环境下预热过程电池的温升速率、电池表面温差、不同电池剩余容量（SOC）下的电池1C放电时的放电参数。结果表明，NCM811电池低温性能良好，但是预热对于低SOC放电很重要，当SOC低于33.3%时，在-20℃的环境下，不预热则几乎无法放电。预热能明显改善低温下的电池放电性能、减小内阻，在-20℃的低温环境中将电池内部温度预热至0℃时，其温升速率可以达到0.31℃/s，对于100% SOC与33.3% SOC的初始电池状态，其对应的电池欧姆内阻分别降低至预热前的39.5%和37.9%，极化内阻则降低至预热前的15.4%和21.1%，即使是33.3%SOC的初始状态，1C倍率放出的容量可以达到充入容量的81.68%。

烃类化合物选择性催化还原（HC-SCR）是一种有效的脱硝技术，但是在较低温度下Cu基分子筛催化剂用于HC-SCR催化还原NO _x 存在催化活性较低、活性温度窗口较窄的问题。本文针对铜/分子筛催化剂选择催化还原NO _x 的研究进展，系统介绍了负载型Cu基分子筛催化剂在HC-SCR应用中的反应机理以及载体、负载Cu含量、制备工艺、还原剂、H₂O和SO₂对催化活性的影响。发现掺杂与铜产生协同作用的金属助剂有助于提高低温催化活性。最后提出了制备具有优异低温催化活性的HC-SCR铜基分子筛催化剂的策略和今后开发高效性能催化剂的研究方向，例如适当增加Cu负载量、控制Si/Al比以及进一步提高金属活性组分的分散性。

NH₃选择催化还原技术（NH₃-SCR）作为一种高效去除NO _x 的手段，已广泛地应用到柴油车尾气脱硝过程当中。车用NH₃-SCR技术常采用铜基分子筛作为催化剂，尾气中的氮氧化物可在催化剂的作用下，与NH₃反应转化为N₂；但在实际应用过程中，N₂O的生成、催化剂的水热老化与尾气中的SO₂会影响铜基分子筛催化剂的脱硝性能。因此，本文以Cu-SSZ-13分子筛催化剂中孤立态Cu²⁺的研究进展为基础，总结了Cu-SSZ-13中两种孤立态Cu²⁺对NH₃-SCR反应与N₂O生成的影响；综述了两种孤立态Cu²⁺对水热老化与SO₂响应的差异；归纳了诱导Cu-2Z生成的手段。同时，本文以Cu-LTA分子筛催化剂的研究现状为例，简要回顾了Cu-LTA中孤立态Cu²⁺的研究进展，对Cu-LTA的研究趋势与应用前景作出了展望。本文可为其他类型的铜基分子筛催化剂在柴油车尾气脱硝领域的研究提供思路，即明确分子筛中两种孤立态Cu²⁺相关性质，通过调控孤立态Cu²⁺对催化剂进行合理设计，在保持高催化活性的同时，进一步提升催化剂的水热稳定性与SO₂抗性。

利用金属卟啉环（TPP）上π电子与多壁碳纳米管（MWCNTs）上π电子之间的π-π堆积效应，成功制备了4种金属卟啉/多壁碳纳米管催化剂（FeTPPCl-π-π-c-MWCNTs、FeTPPCl-π-π-MWCNTs、SnTPP-π-π-c-MWCNTs和SnTPP-π-π-MWCNTs）。实验表明，所制备产物可用于酮类化合物Baeyer-Villiger（B-V）氧化反应的仿生催化剂。当反应温度为50℃，1,2-二氯乙烷为溶剂，FeTPPCl-π-π-c-MWCNTs为催化剂，环己酮的转化率达到96%，ε-己内酯的收率为96%。另外，所制备的催化剂对于其他酮类化合物的B-V氧化也表现出良好的催化活性。进一步通过原位电子顺磁共振波谱和原位紫外光谱研究了环己酮的B-V氧化的反应历程，发现金属卟啉/碳纳米管仿生催化剂能同时提高自由基和金属卟啉高价活性物种的稳定性，这有利于增强金属卟啉仿生催化酮类化合物的活性。

以Cu(NO₃)₂·3H₂O、Zn(NO₃)₂·6H₂O为原料，采用共沉淀法合成了一系列铜锌双金属催化材料。通过电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）、X射线衍射（XRD）、氮气等温吸附-脱附、扫描电子显微镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、X射线光电子能谱（XPS）、热重/差热分析（TG/DTA）等手段分析表征了催化剂物理化学特性。催化材料表征结果表明，载体Zn组分的引入显著改善了催化剂结构，形成了丰富的介孔结构和部分酸性位点。甲醇供氢体系糠醛加氢转化实验结果显示，合成的Cu-Zn双金属催化剂在甲醇重整产氢和糠醛加氢反应中表现出优异的活性，其中Cu/Zn摩尔比为0.6的CZ-0.60催化活性最高。当CZ-0.60用量为20mg，在160℃反应4h，糠醛完全转化，糠醇产率达89.7%；而在240℃反应8h，糠醛完全转化，2-甲基呋喃产率达26.3%。CZ-0.60在循环使用过程中仍表现出较好的催化活性，热重分析表明回用的CZ-0.60在750℃下具有良好的热稳定性能。基于上述研究结果，本文提出了甲醇供氢体系铜锌双金属催化糠醛加氢转化可能反应路径。

为了探讨催化剂的酸性和孔道结构与热解产物之间的构-效关系，采用金属改性的M-P/HZSM-5（M=Zn、Ce、Co、Cu、Ga和Mg）为催化剂，催化生物质热解气相重整制备富烃生物油，探究金属的种类对产品的产率以及选择性的影响，采用XRD、BET、NH₃-TPD、FTIR对催化剂进行表征，采用GC/MS、UV-荧光光谱和元素分析仪对重整生物油的产物组成、脱氧特性以及共轭结构进行分析，并用TGA、拉曼光谱和SEM对失活催化剂进行评价，探究其结构-性能关系以及催化失活机制。结果表明：金属的添加并未改变催化剂的骨架结构，但形成了新的金属位点，调整了催化剂酸性分布，使比表面积以及孔容下降，平均孔径增加。金属位和酸性位的协同作用明显地促进了生物油的脱氧和单环芳烃的转化，脱氧顺序为Zn>Mg>Co>Ce>HZSM-5>Ga>P>Cu，且芳烃产率与总酸含量呈正相关，较高的酸度和平均孔径以及适宜的比表面积有利于芳烃的生成。然而，较低的酸度和较小的孔径促进了烯烃化合物的转化。当采用Zn-P/HZ为催化剂时，碳氢和芳烃产率最高，为86.46%和78.29%，共轭体系最大。Zn促进了苯、甲苯和烷基苯的形成，Mg促进了二甲苯的转化，而Cu和Ga促进了轻质烯烃的形成，金属的添加明显地降低了石墨化程度，提高了抗结焦性能。

近年来，因为页岩气大规模开采的成功可以为丙烷脱氢制丙烯（PDH）工艺提供大量廉价的丙烷，丙烷脱氢制丙烯已成为最有前途和最具吸引力的丙烯生产技术。目前工业上丙烷脱氢主要采用的是负载型PtSn/Al₂O₃催化剂。然而在丙烷脱氢高温反应中，PtSn纳米粒子易烧结和积炭使催化剂遭受严重的失活。为了解决上述问题，本文合成了片状的MgAl₂O₄尖晶石载体负载PtSn金属纳米粒子，制备了PtSn/MgAl₂O₄-sheet催化剂。该催化剂具有较大的孔径，有利于PDH反应中反应物的吸附和产物的脱附，提高了催化剂的活性同时降低了积炭含量。同时片状的MgAl₂O₄尖晶石载体的（111）面与PtSn纳米颗粒存在着强的相互作用，阻止了PtSn纳米颗粒在高温反应中的烧结。在丙烷脱氢反应中，丙烷的转化率达到了43.2%，丙烯的选择性达到了95.0%，失活速率仅为0.008h^-1，其性能优于商用的PtSn/Al₂O₃催化剂。

分别采用以硫酸铜为铜源、环己胺为单模板剂，以硫酸铜为铜源、环己胺为模板剂、聚乙二醇（PEG2000）为协同模版剂，以Cu-TEPA（四乙烯五胺）和环己胺共模板剂3种制备方法，一步水热合成Cu-SAPO-44分子筛催化剂，用于选择性催化丙烯还原柴油机车尾气氮氧化物（C₃H₆-SCR）。采用X射线衍射、N₂吸附-脱附、扫描电镜、紫外可见光谱、H₂程序升温还原和NH₃程序升温脱附等方法对催化剂进行表征，考察不同模板剂对Cu-SAPO-44物理化学特性和C₃H₆-SCR性能的影响。结果表明，以Cu-TEPA为模板剂制备Cu-SAPO-44时，Cu-TEPA既作为结构导向剂又提供活性铜物种，合成的分子筛结晶度高，铜负载量大，具有更多的活性Cu²⁺和丰富的表面酸性，为C₃H₆-SCR反应提供了大量的活性位点，因此具有最佳的脱硝性能。在含有10% O₂和5% H₂O的稀薄燃烧烟气条件下，在300~350℃可实现90%以上的NO _x 转化率和N₂选择性。而引入PEG2000对提高Cu-SAPO-44分子筛的脱硝效果不明显。经过50h的持续脱硝反应测试，Cu-SAPO-44(T)催化剂表现出良好的反应稳定性。

焦油脱除是实现有机固废气化制合成气连续运行的关键。常规金属类的焦油裂解催化剂尽管裂解能力强，但在固废气化高焦油、高水的环境下容易失活，催化剂再生和使用成本高。本研究设计并制备了一种比表面积达1384.2m²/g的生物质半焦催化剂，该催化剂用于可原位脱除焦油的有机固废气化反应器中，使用后的生物质半焦无需再生，直接落入气化反应器作为有机固废气化原料，大幅降低了焦油脱除成本。此外，本文通过对生物质半焦表面性质的测定及模型化合物甲苯在生物质半焦上裂解的活性评价，构建了半焦催化剂的失活动力学模型。在此基础上，利用多场耦合软件COMSOL对该催化剂在示范工程工艺条件下的焦油脱除过程进行仿真，考察了催化剂停留时间、装填量以及催化剂反应器形状对裂解过程的影响。结果表明，当脱除焦油的反应器高径比为1.0，全部填充催化剂时，出口焦油浓度可在4~6s内降为0，且合成气中H₂浓度为0.032kg/m³，CO浓度为0.50kg/m³。

锌离子电池（ZIBs）具有环境友好、高安全性和低成本等优势，然而，锌负极的枝晶生长和水系电解质的固有挑战（如水分解反应、水蒸发和电解质泄漏）使其在实际使用中循环稳定性较差。聚合物电解质拥有较低的水含量和较高的弹性模量，能够有效克服上述挑战。本文基于聚合物电解质的基本原理，综述了聚合物电解质在ZIBs中的研究进展，介绍了近年来用于改善固态聚合物电解质电化学性能及力学性能的各种策略，分析对比了不同策略的作用机理及应用进展。阐述了凝胶态聚合物电解质在ZIBs的应用及功能性凝胶电解质的研究现状，展示了其在柔性智能电子设备的应用前景。最后，本文就开发基于聚合物电解质的高性能ZIBs提出挑战，如离子导电性与机械强度不足、界面问题及功能单一等，并提出了克服这些挑战的展望，以期为ZIBs中聚合物电解质的研究提供参考和借鉴。

磷酸基地质聚合物是硅铝质前体与磷酸（盐）溶液反应生成的一类新型地质聚合物材料，原料、激发剂用量、水用量以及养护条件是影响磷酸基地质聚合物组成和结构的主要因素，也进一步决定其使用性能。本文综述了磷酸基地质聚合物形成机理及网络结构的发展；总结了不同原料、养护制度、激发剂种类与用量等因素对磷酸基地质聚合物制备的影响；详细论述了多种制备条件对磷酸基地质聚合物力学性能的影响，并简述了磷酸基地质聚合物的耐热、耐腐蚀以及介电等性能特点。此外，文中指出了磷酸基地质聚合物的形成机理研究中对网络结构认识的不足及其制备过程中存在的问题，提出应进一步明确磷酸基地质聚合物的反应机理并建立系统的性能检测标准，展望了磷酸基地质聚合物的高附加值应用及其在固体废物资源化方向的发展前景。

多孔芳香框架材料是一类新兴的有机多孔纳米材料，具有稳定性高、比表面积大、易于修饰改性等特点，可以满足多种吸附材料设计的需求。近几年众多学者将修饰改性后的多孔芳香框架材料应用于海水提铀，发现其具有较大的铀吸附量、优异的铀选择性、良好的可循环性等特点。本文综述了近年来基于海水提铀的多孔芳香框架材料的研究进展，首先简要介绍了其合成反应与合成技术，然后分类讨论了与铀的相互作用机理，并评估了多种改性多孔芳香框架材料对铀的吸附性能，分析了其对铀的高选择性和高吸附效率的原因。最后，本文针对目前多孔芳香框架材料在海水提铀中的局限性（多孔芳香框架材料的合成、吸附性能的提高、成本的降低及机理的深层次研究等）为未来设计低成本高性能的多孔芳香框架材料吸附剂提供了几点建议。

渗透汽化（PV）具有预处理要求低，截留率及水回收率高、抗污染性强等优势，在水处理尤其是高盐废水处理方面具有巨大的应用前景。但目前PV脱盐技术的分离效率较低、稳定性差、抗污染性能欠佳的劣势限制了PV膜在分离膜技术的应用和认可。新型膜材料如二维纳米材料的引入使得PV膜从材料到性能都有了较大提升，被认为是提高PV膜脱盐性能的有效手段。本文首先介绍了PV脱盐技术的分离机理，并从3个方面综述了二维纳米材料在制备PV脱盐膜中的应用现状：二维纳米材料的分类与合成方法、PV复合脱盐膜的制备途径与稳定性提高策略以及二维纳米材料对PV膜特性及脱盐性能的影响。文中指出现有的PV传质模型存在较大局限性且新型二维纳米材料的合成方法较难，为了进一步提高PV复合膜的性能并降低制备成本，还需完善PV复合膜的传质机制并优化二维纳米材料的制备工艺。

聚苯胺具有良好的氧化还原性和环境稳定性以及优异的导电性，是一种良好的气敏材料。但是聚苯胺的共轭离域结构使其在中性和碱性环境中的应用受到制约。碳纳米管具有比表面积大、可在常温下表现出对于不同气体良好的吸附能力的特点，但是单纯的碳纳米管对气体的吸附选择性较差。文章主要介绍了采取金属、金属氧化物或者聚合物掺杂等不同手段改性的聚苯胺、碳纳米管以及聚苯胺/碳纳米管复合材料分别作为气敏材料的气敏性能及气敏机理的研究进展，得出经过改性的聚苯胺/碳纳米管复合材料具备更加优良的气敏特性，但也指出存在复合材料各部分协同作用机理尚不明确，除氨气外其余气体的气敏反应机理研究较少的问题，提出未来应进一步探索复合材料气敏反应机理与复合材料各部分的协同作用机制，设计出所需要材料的分子结构，进而有针对性地对聚苯胺和碳纳米管进行功能化掺杂，合成优良的复合气敏材料。

大量以石化资源为原料的传统有机泡沫材料的使用加剧了此类资源的枯竭，且其废弃物于自然环境中难以降解，严重污染环境。与此相比，可生物降解泡沫具有生物相容性、生物降解性和可再生性，是一种环境友好材料，受到了世界各国的广泛关注。本文对比了挤出发泡、模压发泡和冷冻干燥发泡3种常见可生物降解泡沫材料的发泡工艺及原理、应用及优缺点，介绍了发泡工艺对材料性能及应用的影响，指出利用天然高分子化合物或其他可再生资源模拟天然泡沫的微观化学网络结构制备高性能可生物降解泡沫的工艺具有巨大的发展潜力；综述了天然泡沫、仿生泡沫和生物质泡沫3种泡沫材料的研究现状，重点探讨了草木类、非异氰酸酯类和木质纤维素泡沫材料的研究进展，分析了典型发泡配方及各组分作用，指出绿色介质、提高塑性及配方的进一步开发是未来可生物降解泡沫材料的发展及研究方向。

直接空气捕碳（DAC）技术属于一种负碳技术，作为碳捕集、存储和利用（CCUS）技术的有效补充，是助力实现“双碳”目标的重要技术之一。由于吸附能力强、再生能耗低、应用场景灵活以及结构可调性强，固体多孔材料在降低DAC经济成本和运行能耗方面具有不可替代的优势。本文从固体多孔材料的DAC原理出发，重点综述了包括沸石吸附剂、硅基吸附剂、炭基吸附剂、纳米氧化铝吸附剂、金属有机框架（MOF）材料吸附剂和多孔树脂材料吸附剂等DAC的研究现状，系统介绍和比较了固体多孔吸附材料的吸附容量、吸附选择性、水热稳定性、再生能耗以及循环稳定性方面的优缺点。本文着重分析了胺功能化改性和载体孔隙结构等因素对吸附CO₂性能的影响规律，对各类固体多孔材料在DAC应用中面临的挑战提出了具体的优化方向，并指出未来固体多孔吸附材料的设计开发应兼顾经济性和高效性，加快开展中试规模的DAC试验研究。

铜氧化物由于具有理论容量高和储量丰富等优势成为下一代有前景的超级电容器电极材料，但其电子导电性低和长期循环稳定性差制约实际应用。本文以三明治型Cu₃₀Mn₇₀/Cu/Cu₃₀Mn₇₀箔带为母合金，通过脱合金与自蔓延氧化相结合的技术制备了高导电柔性纳米多孔CuMn@多组元氧化物核-壳复合电极，并探究了不同脱合金条件下Mn残余量对电极形貌、结构和电化学性能的影响。实验结果表明，随着腐蚀时间的延长，Mn的残余量会逐渐变少，而不同腐蚀条件下获得的多组元氧化物均由CuO、Cu₂O、Cu _x Mn_1-x O和CuMn₂O₄相组成。腐蚀时间为50min时制备的电极（NP-TMO5）在三电极体系测试中具有最优的电化学性能：5mA/cm²电流密度下，面积比电容为1045.7mF/cm²，且循环12000次后，电容保持率为95.9%。两电极对称体系测试中，3mA/cm²下，面积比电容为419.83mF/cm²，能量密度为0.084mWh/cm²。即使在100mV/s的扫描速率下循环10000次，比电容保持率仍为97.9%。样品优异的性能得益于多孔电极的核-壳结构和多组元氧化物间的协同作用对电子结构的优化和体积膨胀的缓冲，为高负载复合多孔结构的设计提供理论依据。

氯氧化铋（BiOCl）半导体因其独特的层状结构和可调控的电子结构，而在光催化解决环境问题和能源问题领域备受关注。为了提高BiOCl对太阳光的利用率、抑制光生电子-空穴对的高复合率和增强光电子的还原能力等，研究人员对此作出了巨大的努力。其中，构建异质结是最有效的削弱这些缺陷的方法之一。本文主要综述了Z-型、Ⅱ-型、p-n结以及S-型四类异质结的电荷传递机理以及重点介绍了一些具有优异光催化性能的BiOCl异质结。同时，对一些异质结的光催化降解性能进行了比较分析。其中，S型异质结不仅具有高效的电荷分离能力，还有强的氧化还原能力，因此其表现出优异的光催化性能。此外，本文还简述了BiOCl异质结在降解有机污染物、还原CO₂、还原重金属和分解H₂O等方面的应用。总结了当前BiOCl异质结遇到的一些问题。最后针对BiOCl异质结的构效关系、合成复杂等问题，提出了计算机模拟、载体负载、新技术开发的发展方向。

仿生黏合剂聚多巴胺（polydopamine，PDA）与聚乙烯亚胺（polyethyleneimine，PEI）共沉积是构建单价选择性分离层的有效方法。本实验通过浸泡预处理将Fe³⁺引入阳离子交换膜，并利用电场作用和Fe³⁺诱导PDA-PEI在膜面沉积改性。结果表明，该方法大大缩短了单价选择性膜的改性时间，制备了单价选择性阳离子交换膜。利用扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计、红外光谱仪、zeta电位对制得的膜进行表征和性能测试，探讨了Fe³⁺浓度对改性膜性能的影响。表明随着Fe³⁺浓度的增加改性膜的膜电阻呈上升趋势，而表面荷正电性和选择性均呈先增加后降低的趋势。由于电场和Fe³⁺对多巴胺聚合过程的共同影响，当Fe³⁺的浓度为0.001mol/L时，改性膜Na⁺/Mg²⁺选择性高达12.8，并且具有较低的膜电阻和优异的稳定性。

将聚氧化乙烯（PEO）添加到聚偏氟乙烯/苯乙烯马来酸酐树脂（PVDF/SMA）膜体系中，通过非溶剂致相分离法（NIPS）制备了添加不同PEO含量的PVDF/SMA共混膜。其中PEO质量分数为2%的共混超滤膜性能最好，水通量为531.1L/(m²·h)，牛血清蛋白（BSA）截留率为65.8%，水接触角为63.6°，膜剥离强度为0.2756kN/m。接着以PVDF/SMA膜为主要研究对象测试了凝固浴温度对共混超滤膜的纯水通量以及BSA截留率的影响，该实验的结果表明凝固浴温度的改变对膜性能没有产生明显的影响。因此，选择在常温凝固浴温度下测试不同凝固浴成分对共混膜性能的影响。探究了膜在凝固浴成分分别为N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）（质量分数为3%、6%、9%）、氯化钠（NaCl）（0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L）和乙醇（质量分数为3%、6%、9%）时的膜性能变化，以及对各个组分得到的膜样本进行扫描电子显微镜（SEM）表征。结果表明，随着DMAc含量增加，膜表面的孔在减少，且膜皮层的厚度增加，使得膜的水通量减少而BSA截留率提高。而随着NaCl浓度的升高，共混膜表面的孔结构发生改变，孔数量增多，内部指状孔数量变多变窄，膜通量逐渐增大，BSA截留率降低。同样，随着凝固浴中乙醇含量的增加，膜表面孔数量增加，指状孔变窄孔壁增厚，共混膜的水通量有所提升，BSA截留率降低。总之，存在一个平衡点，采用合适的凝固浴成分和适量的浓度，可以显著提升共混膜部分性能。此外，膜的长期运行稳定性实验结果表明得到的共混膜具有较好的抗污染性和长期运行稳定性，在实际污水处理中具有良好的应用前景。

以核桃壳为原料、磷酸（H₃PO₄）为活化剂，制备核桃壳基活性炭（PBC），并对其吸附Cr(Ⅵ)性能进行探究。分别使用SEM、TEM、BET、FTIR、Raman、XPS等表征探究PBC的理化特性。研究溶液pH、活性炭用量和初始浓度对吸附性能的影响，研究PBC在不同吸附时间下吸附Cr(Ⅵ)动力学行为，分析吸附机理。结果表明，在磷酸浸渍比为1∶1，热解温度为400℃时，制备的核桃壳基活性炭具有良好的吸附性能。对较低浓度的Cr(Ⅵ)溶液 （≤50mg/L）吸附率达到100%，吸附动力学和等温线分别符合拟二级动力学模型和Langmuir模型，吸附过程中化学吸附占主导地位，并且热力学分析表明吸附过程是自发的吸热过程。

面向降低碳捕集技术成本的重大需求，针对高性能吸附剂开发这一关键问题，以廉价的苯为原料，基于Friedel-Crafts烷基化反应，以二甲醇缩甲醛为交联剂合成了聚合物材料，将其作为前体制备了一种新的碳载钾基CO₂吸附剂。通过固体核磁、红外光谱、电子显微镜、X射线粉末衍射、N₂物理吸附等表征手段，发现所合成的聚合物前体具有超交联多孔结构，通过表面氧化改性的方法可实现多种含氧官能团的修饰，这些含氧官能团具有锚定钾离子的作用，因此可通过离子交换的方式实现表面的钾改性。经过进一步的高温炭化后，可获取全新的碳载钾基CO₂吸附剂。该类吸附剂上的含钾位点具有较好的分散性，能够与CO₂发生可逆化学反应，其在模拟烟气下的CO₂吸附量达到了1.63mmol/g，且循环稳定性良好，具有一定的应用潜力。

为探究微波冶金反应器内常用隔热保温材料——含锆型硅酸铝纤维板（ZAF）在温度梯度下的透波性能，首先采用谐振腔微扰法测量了ZAF在25～1000℃范围内的复介电常数；其次采用激光闪射法测量了ZAF在100～500℃范围内的热导率；最后基于电磁波传输线理论和传热理论研究了ZAF在频率、极化模式、入射角度及材料厚度等因素影响下的透波性能。结果表明：ZAF的介电常数随温度的增加整体变化幅度较小，介电损耗因子则在900℃之后呈指数型增大；ZAF的热导率随温度的增大而逐渐增加，其上升幅度约为39.65%；在2450MHz频率下，ZAF的功率透过系数大于0.9的比例要高于915MHz频率，且在相同频率下，水平极化模式（TM）的透波性能优于垂直极化模式（TE）；随着ZAF厚度的增加，其功率透过系数曲线出现了多个透波峰，且2450MHz频率下的透波峰数量多于915MHz频率；在TE极化模式下，微波以0°～30°入射时材料具有良好的透波性能，在TM极化模式下，微波以0°～60°入射时材料具有较高的透波性能，并且存在能使微波发生全透射的布儒斯特角。

黏温性能是润滑油的一项关键指标，在润滑油中添加黏度指数改进剂，可改善油品的黏温性能，使其低温下保持良好流动性，高温下保持适当黏度。随着国际上对节能减排的日益严苛，低黏度节能型润滑油开始引起润滑油厂商的重视，聚甲基丙烯酸酯（PMA）又重新焕发活力，引起了人们的重视。PMA类黏度指数改进剂在润滑油配方中需求逐渐增多。虽然PMA类黏度指数改进剂具有低的黏度、高的黏度指数、优异的低温性能，但是存在着热稳定性和剪切稳定性差的问题。为了改善PMA的性能，需要引入不同的烯烃单体和甲基丙烯酸烷基酯共聚。本文介绍了国内外PMA类黏度指数改进剂的研究状况，并以不同功能的烯烃单体为分类依据进行总结，分析了不同烯烃单体对PMA类黏度指数改进剂性能的影响。通过引入含极性官能团单体、烷基烯烃单体、芳基烯烃单体、植物基烯烃单体等方法，赋予PMA分散性能、剪切稳定性能、抗磨性能、减摩性能、生物降解性能。

温室效应引起的全球变暖已经影响到人类的生存和发展，CO₂减排刻不容缓。CO₂矿物碳酸化作为一种CO₂减排技术，受到越来越多的关注。相对于传统天然矿化原料，碱性工业固废具有反应速率快、碳酸化效率更高、能耗低等特点，并且利用碱性工业固废进行CO₂矿化还可以产出高附加值产物用于化工、建筑等领域。本文主要综述了碱性工业固废的矿化机理，利用碱性工业固废（粉煤灰、钢渣、电石渣）进行CO₂碳酸化的研究进展及吸收-矿化一体化（IAM）技术。对于以碱性工业固废为原料的碳酸化技术，未来应进一步加强机理和生命周期影响评价的研究并优化工艺流程；针对IAM工艺今后应开发出高效、经济的吸收剂和封存能力更好的矿化原料，并加强对IAM工艺反应机理的研究。

逆水煤气变换（RWGS）反应是将二氧化碳（CO₂）加氢转化为甲醇、低碳烯烃、芳烃以及汽油等高附加值化学品和燃料的关键步骤，对于实现CO₂资源化利用具有重要意义。本文综述了近年来RWGS反应的研究进展，包括RWGS反应热力学分析、催化机理、可选择的催化剂种类以及提升催化剂性能策略等方面。文章从热力学角度分析，RWGS反应在高温下有利，而低温下存在甲烷化竞争反应。RWGS反应机理主要包括氧化还原机理以及缔合机理，其中缔合机理包括甲酸盐路径和羧酸盐路径等。相比于其他催化体系，负载型金属催化剂展现出较优异的RWGS反应性能。另外，通过添加碱金属助剂、形成双金属合金以及选择合适载体和减小金属颗粒尺寸以优化金属-载体相互作用等手段可实现低温高效稳定的RWGS反应催化剂的设计开发。

厌氧消化是有机废弃物资源化利用的重要技术之一，但在实际工程运行中，由于物料特性以及操作参数等因素变化，易引起有机酸累积，造成系统产气率下降，甚至酸化失败问题。本文在总结国内外研究进展的基础上，简述了酸累积的危害，剖析了引起酸化的主要原因，并分别从酸化预警、酸化调控两方面总结了厌氧系统在酸化前后所需采取的应对措施，建议进一步加强酸化预警指标体系的完善，突破环境耐受型微生物菌群驯化技术瓶颈，同时开展基于内源酸碱缓冲体系增强厌氧系统抗冲击性能方面的研究，以期为提高厌氧消化反应器的处理效率和运行稳定性提供参考。

厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation，Anammox）工艺被认为是一种高效经济且环境友好的生物脱氮技术，是传统生物脱氮工艺的理想替代。然而，该工艺的核心微生物——厌氧氨氧化菌（AnAOB）生长速度缓慢，导致反应器启动时间长，限制了该工艺的实际应用与推广。因此，如何提高AnAOB活性，进一步缩短反应器启动时间成为亟待解决的问题。氧化还原介体（redox mediator，RMs）作为电子载体，通过加速电子传递过程，可增强AnAOB脱氮酶活性和代谢性能，从而提高整体脱氮效果。本文围绕RMs在强化Anammox性能中的作用进行讨论，介绍了RMs的特性、种类及其基本原理，从Anammox性能、胞外聚合物产量、脱氮酶活性及功能菌丰度等方面综述了RMs对Anammox过程的影响，并对其潜在的机理进行了分析和总结，以期为今后的实际应用提供理论依据和参考价值。

围绕CO₂化学吸收工艺中热再生气的余热回收来开展研究。本文在CO₂化学吸收系统的再生塔顶增设换热器，利用分流的冷富CO₂吸收剂溶液来回收热再生气（CO₂和水蒸气混合气体）中的余热，可降低CO₂再生能耗，且余热回收性能越优，降耗效果越明显。采用膜换热器替代传统钢制换热器，利用余热回收过程中冷凝水的热质耦合传递，可强化余热回收性能。本文以聚偏氟乙烯（PVDF）为主体，添加羟基化氮化硼（BN-OH）共混改性，以聚酯纤维（PET）无纺布作为支撑层，制备了PVDF/BN-OH平板复合膜，并在乙醇胺（MEA）基富液分流化学吸收工艺中，探讨了复合膜的余热回收性能，同时与商业PVDF平板膜进行了对比。结果显示，与不添加BN-OH的M1膜相比，添加质量分数1%BN-OH的M3膜的平均孔径增加了约11.32%，而孔隙率仅下降了约7.14%，且依然保持亲水特性（水接触角为77.1°），同时热导率提高了约52.25%，说明M3膜具有强化热质耦合传递特性的潜能。与M1膜相比，在相同的操作参数条件下，M3膜的余热回收通量和热回收率最大可分别增加95.5%和31.6%。与具有更小厚度的商业化PVDF膜相比，M3膜的余热回收通量和热回收率最大可提高54.8%和9.6%，具有更优的余热回收特性。最后，通过拟合得出余热回收率与各试验因素之间的经验关系式。

鉴于地热尾水的脱气或杀菌主要是通过脱气罐和杀菌剂进行处理，本文提出了一种超声波-紫外线耦合的脱气杀菌处理技术。采用超声波-紫外线耦合技术对含微气泡含细菌水进行脱气杀菌处理。分别考察了不同水流量下的超声波脱气效率，不同流量、不同紫外线照射强度下的杀菌效率，以及超声波-紫外线耦合之后的脱气杀菌效率。结果表明，在较小水流量下，可除去部分气体；随着流量的增大，水中的气含率基本不变，脱气效果增加不再明显。在一定的紫外线照射强度下，较大流量时，杀菌效率约为90%以上；在较小流量时，杀菌效率为60%~80%。考虑是由于较大流量下，湍动程度相对较高以及停留时间较短所致。与单独超声波脱气相比，耦合技术的脱气效率基本不变，杀菌效率在90%左右，确定最优的实验操作参数为20kHz、0.15m³/h和2000μW/cm²。

为了研究载氧体在煤气化化学链燃烧中的脱汞机理，选择CaSO₄载氧体作为研究对象，900℃的反应温度下，在还原反应器中通入CO₂气体和水蒸气作为气化介质进行实验。结果表明：以CaSO₄作为载氧体的煤气化化学链燃烧中，CaSO₄载氧体本身促进Hg⁰的氧化，但CaSO₄分解产生的SO₂抑制Hg⁰的氧化。CaSO₄促进煤气化化学链燃烧产生S单质，会进一步与Hg⁰反应生成多种复杂的HgS _n，降低了烟气中Hg⁰含量，提高了脱汞效率。同时CaSO₄载氧体在还原-氧化的循环反应中具有良好的循环特性，是一种优良的化学链载氧体。

锌精矿焙烧阶段产生的铁酸锌（ZnFe₂O₄）是一类具有尖晶石结构的复合氧化物，性质稳定，不溶于稀酸和碱，在常规浸出条件下，仍有20%的锌以铁酸锌的形式存在于锌浸渣中，导致锌精矿焙烧产物的锌浸出率不高，一般为80%左右。机械活化具有使矿物晶格产生缺陷，降低反应对温度、酸浓度等条件依赖程度的优点。因此，本文采用机械活化对锌焙砂进行预处理，以硫酸为浸出剂，研究了机械活化时间、球料比、硫酸浓度、液固比、温度对锌的浸出率及其他杂质离子的影响规律。结果表明：锌的浸出率随机械活化时间的延长呈现出先增大后降低的趋势。机械活化（H₂C₂O₄·2H₂O与锌焙砂的质量比为3.60%，球料比为2∶1，球磨时间10min）-酸浸（70g/L H₂SO₄，液固比为10∶1，温度为35℃）工艺结果表明，锌的浸出率为87.61%，与未机械活化时相比（82.59%），锌的浸出率提高5个百分点。机理分析表明，机械活化使锌焙砂颗粒粒径变小，产生晶格畸变和局部破坏，锌焙砂中铁酸锌的结晶度从47.90%降至34.50%，使得浸出剂更易渗透到锌焙砂颗粒内部从而促进锌的浸出。

研究了重稀土元素铒[Er(Ⅲ)]对短程硝化工艺的短期和长期脱氮效能影响，并进行了相关动力学分析。短期实验表明，0~10mg/L的Er(Ⅲ)对AOB菌活性呈现促进作用，20~60mg/L的Er(Ⅲ)对AOB菌活性呈现轻度抑制，80~120mg/L的Er(Ⅲ)则对AOB菌活性呈现重度抑制。AOB菌会吸附大量Er(Ⅲ)，在进水Er(Ⅲ)浓度低于60mg/L时，Er(Ⅲ)去除率均大于90%，高于60mg/L后Er(Ⅲ)去除率逐渐降低。ICP-MS和EDS分析结果表明，Er(Ⅲ)可被AOB菌胞外吸附和胞内摄取，其中又以胞外吸附为主。分别采用Vadivelu模型、Hellinga模型、Michaelis-Menten模型和Hill模型对实验结果进行拟合，结果表明通过分段拟合（0~60mg/L和60~120mg/L）Hill模型能较好的描述Er(Ⅲ)对AOB菌的抑制动力学过程，拟合得到的R²分别为0.9879和0.9999，最大基质去除速率q_max(ΔSNPR)分别为2.59mg/(g·h)和7.15mg/(g·h)。长期试验表明，10mg/L的Er(Ⅲ)将使短程硝化系统性能逐渐消失，停止添加Er(Ⅲ)后，反应系统性能也不能恢复。