在碳中和愿景下系统提出“电-氢”协同机制和产业跃迁路径，遵循“电替能-氢承材”的基本逻辑，即电能优先配置于高温强吸热与高性能工业过程（如蒸汽裂解、脱氢、重整），通过电加热裂解烃类形成“电烯氢”通道，在生产烯烃的同时副产低碳氢，以此作为炼化、钢铁与合成氨减排的关键媒介并推动氢产业迭代。首先，结合新疆-内蒙-渤海湾绿色产业带与外输格局，提出以绿电直供与副产氢耦合基点，扩展至以氢管网为支撑的跨行业减排。通过电网-氢网-天然气网协同运行，实现低碳调峰与煤电脱碳。其次，探讨液氢超导“电氢冷”一体化集输与冷能回收对乙烯、合成氨深冷分离的重构潜力。再次，在政策层面建议构建以绿电接入规则与绿证、氢分类与定价、碳市场与CCUS为核心的约束-激励政策组合机制。最后，研判产业低碳转型时序优先级（炼化-合成氨-钢铁-水泥-煤电）及技术/资源/设施/政策等配套要素。该路径在保障系统韧性与成本可控的同时，可重塑中国传统工业的低碳竞争力，并对东亚炼化格局产生外溢效应，为传统工业深度碳减排提供规划性的技术-政策一体化框架。

高纯碳酸锂作为磁性材料行业、原子能工业、电子工业和光学仪器行业的重要原料，市场需求量逐年提升。以大宗粗碳酸锂为原料纯化精制高纯碳酸锂的相关技术备受关注。其中，氢化热解法因可操作强、收率高等特点在制备高纯碳酸锂方面展现出广阔应用前景。本文围绕氢化过程和热解过程介绍了近年来制备高纯碳酸锂的最新研究进展，包括氢化过程的传质反应机理和宏观动力学，分析了CO₂流速和液固比等工艺参数对氢化率的影响，总结了关键工艺参数优化范围；探讨了热解过程中晶体生长与团聚控制等关键科学问题，重点关注了近年来过程强化技术和微量杂质深度脱除技术在氢化热解制备高纯碳酸锂工艺中的具体应用，并对其未来发展方向提出进一步展望。本文旨在为氢化热解法纯化粗碳酸锂制备高纯碳酸锂的工业化应用提供理论支撑和技术支持。

在欧拉-欧拉双流体框架下，本文基于DQMOM方法耦合群体平衡模型，考虑纳米颗粒聚团破碎特点，推导适用于纳米颗粒聚团的聚合核与破碎核公式，提出修正群体平衡模型。追踪描述纳米颗粒破碎、聚并过程，对脉动流化床内SiO₂纳米颗粒流动特性进行模拟研究。通过研究不同的脉动频率和配风比例对纳米颗粒流动的影响，发现随着脉动频率的增加，流化床中颗粒聚团轴向速度和体积分布更加均匀，边壁效应减弱。虽然聚团直径总体呈减小趋势，但低频率下因堆积强烈，导致直径增大，且随着配风比例的增加，使得床内聚团的重心上移。

焦炉立火道内的燃烧过程包含流动、热质传递及反应，但现有研究多关注燃烧特性，较少涉及流动及传递对反应特性的调控。本文采用计算流体力学（CFD）方法研究高炉煤气和二段空气入口速度对某大型焦炉立火道内流动、传递和燃烧过程的影响。结果表明，适当提高煤气入口速度可以强化传质，促进空气与煤气的混合，降低局部最高温度，减少NO _x 产出的同时增强高向温度分布的均匀性。最佳的煤气入口速度约4.22m/s。在此条件下，二段空气入口速度约1.25m/s时高向各截面的平均温度最高。在此基础上适当提高二段空气入口速度能够降低NO _x 产出，且不会显著恶化燃烧情况，对高向温度分布均匀性影响较小。调节入口速度优化燃烧的主要机制在于：调节入口速度可以改变湍流状态，合理控制速度优化湍流结构，从而增强改善煤气和空气混合，最终优化燃烧效果。

同井注采技术是实现油田中后期经济开采的重要举措，采出液含气是制约同井注采规模化应用的关键问题之一。为实现狭窄套管空间内气液的高效分离，拓宽含气工况下同井注采技术的适用范围，本文基于旋流分离原理设计了一种轴入式井下气液旋流分离器（axial-inlet downhole gas-liquid hydrocyclone，AIDGLC）。利用PB实验设计、最陡爬坡设计和响应曲面设计相结合的实验方法，对AIDGLC结构参数进行优化研究，并针对优化后结构开展不同操作参数的适用性分析。结果表明，AIDGLC的显著性结构参数排序为旋流腔长度L₂、溢流管插入长度L₆、底流管长度L₅、溢流管内径D₁，得出使分离效率达到最大值的显著性结构参数匹配方案为L₂=284.92mm、L₅=100mm、L₆=3.80mm、D₁=42.88mm。优化后结构在含气量为5%、流量为5m³/h、分流比为40%时，气相分离效率达最大值99.86%。研究结果为在含气工况下井下气液分离器的研制及应用提供了一定的借鉴和参考。

生物质气化作为清洁能源技术，因其可高效转化生物质为高热值合成气而受到关注。然而，焦油的产生严重影响气化效率和合成气质量。本文介绍了生物质焦油的定义、分类及其形成机理，综述了现阶段通过调整生物质特性、操作条件和添加催化剂来减少焦油的研究进展。文献调研表明：生物质的木质素含量、粒径及含水率均影响焦油产生；气化炉型优化、气化温度提高和蒸汽、氧气等气化剂的使用都有助于减少焦油并提高合成气质量；加压操作在大规模气化中表现出潜力，但在小规模气化中可能会增加焦油产生。催化剂（如白云石、橄榄石和镍基催化剂）虽在焦油裂解中效果显著，但面临失活和成本高的挑战。此外，本文还介绍了微波辅助与化学链气化结合技术及碳化硅膜与催化剂联用的新方法，这些创新技术展现出显著的减焦优势和潜在应用前景。未来研究应专注于催化剂的长效性、低成本制备及新型技术的开发，以高效减少焦油并推动生物质气化的可持续发展。

芳烃是一类重要的化工原料，尤其是其中单环芳烃，具有较高的利用价值。当前单环芳烃制备主要依靠化石燃料的催化转化，随着化石能源的日益枯竭，开发以生物质为原料热解制备芳烃的技术具有环保、低成本的优势，且对于我国高效利用生物质、全面推进双碳目标的实现具有重要意义。本文主要总结了生物质热解制备单环芳烃的研究进展，从共热解原料、生物质预处理方法、催化剂的选择和改性、反应机理等方面进行了归纳，并重点分析了ZSM-5沸石分子筛对于芳烃生成的影响，综述了多级孔ZSM-5、金属改性ZSM-5、ZSM-5与金属氧化物共热解、纳米ZSM-5的研究进展，分析了ZSM-5的孔结构、酸性位点分布、微观形貌、共热解金属氧化物类型等因素对芳烃生成的作用与机理，最后展望了生物质催化热解制备芳烃的未来研究方向。

化石燃料的大量消耗不仅引发了能源短缺危机，还造成了全球变暖等环境问题。微藻作为第三代生物质燃料，具有分布面积广、生物质产量高、固碳能力强等优点，被认为是最有潜力替代化石燃料的生物质资源之一。但是，传统微藻生物质燃料的生产存在得率低、热利用效率差、成本高等问题。微波热解是高级热解技术的一种，具有热传递效率高、升温速率高、原料适应性强等优点，为微藻生物质燃料的生产提供新的思路。本文通过文献计量学方法对微藻微波热解的研究现状进行了统计回顾，并围绕微波热解的产物、应用及工艺参数等内容进行了全面总结，最后提出了该工艺面临的未来挑战和发展前景。本文旨在为微藻微波热解工艺的创新与应用提供科学依据，促进其在可再生能源领域的进一步发展。

高热耗电子设备的散热问题已成亟待解决的关键工程问题。作为一种新型的散热技术，吸热化学反应因其高储存密度、可长期储存及在环境条件下储热等优势，受到广泛关注。为此，本文首先介绍了发生在不同温度下的高热耗场景特点与散热需要，接着结合吸热反应的原理，并根据生成物的不同，重点分析了现有吸热反应类型与特点，具体包括氢体系、氨分解体系、水体系与碳酸盐体系。在上述分析中，进一步讨论了这些吸热反应对应的应用场景与存在的潜在问题。通过回顾传统超高温区与高温区中的化学反应进展，讨论了中低温区高热耗设备对吸热反应的要求。最后，从反应过程控制、产物处理等角度对基于吸热反应的散热技术前景进行了展望，试图从化学视角为该领域的研究提供借鉴。

随着海洋油气资源不断走向深海，深水多相管流体系中因水合物生成引发堵塞的风险显著加剧。研究不同油气资源禀赋体系内多相管流中水合物生成沉积/堵塞的演变规律，是从定性分析转变为定量核算多相管路水合物堵塞风险、提出经济高效解决方案的关键。本文围绕近年来多相管流体系水合物沉积/堵塞的研究成果，阐述了水合物颗粒生成阶段受传热与传质等内在因素影响的作用规律，解析了水合物颗粒发生聚并及其与管壁界面黏附沉积形成水合物层的关键影响因素，梳理了水合物在含蜡、粉砂等复杂携固多相流动体系中生成、沉积的作用机制。最后设计构建了水合物沉积定量计算模型，并基于此提出了将机理-数据耦合方法引入水合物堵塞概率预测模型的研究思路，分析了制订堵塞定量评价指标的优势，为未来应用数据技术有效解决深水多相管流中水合物沉积/堵塞问题提供了重要技术支持。

催化层是聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）的关键组件之一，其性能、寿命和成本与PEMFC商业化息息相关。然而由Pt/C电催化剂和离聚物形成的传统催化层面临传质阻力大、电催化剂利用率低等问题，影响PEMFC性能。本文回顾了近年研究者在降低传质阻力和提高电催化剂利用率方面取得的成就，主要从电子传导“通道”有序化的催化层、质子迁移“通道”有序化的催化层、反应物传递“通道”有序化的催化层等三个方面阐述了有序化物质传递“通道”或三相反应界面区域的研究进展；分析了催化层优化措施的应用优势及关键挑战，并对PEMFC催化层的未来发展进行了展望，指出高效三相反应界面区域的催化层是PEMFC研究重点或热点。

生物质基碳材料因其在储能领域的潜力受到了广泛关注。然而，纯碳基材料通常亲水性差、赝电容低；组装成电极时需要使用黏结剂，限制了其在高能量密度超级电容器上的应用。基于此，本研究以植酸为造孔剂和磷源，制备出自支撑磷掺杂厚碳电极（P-WC），并将其应用于超级电容器中。植酸的造孔和掺杂作用赋予P-WC三维多孔结构和超亲水性，这促进了电解液快速渗透和交换，显著提升其电化学性能。组装成对称超级电容器（SSC）时，在1mA/cm²下，P-WC的面积比电容和质量比电容分别高达6520mF/cm²和198F/g；在能量密度为39.54W·h/kg（1.31mW·h/cm²）时，功率密度达到21.82W/kg（0.7mW/cm²）；即使在20mA/cm²的高电流密度下，能量密度为24.12W·h/kg（0.80mW·h/cm²）时，SSC仍能维持436.36W/kg（14400mW/cm²）的功率密度。因此，本项工作可为高性能自支撑超级电容器的构建和应用提供理论支撑。

碳中和能源战略背景下，碳捕集、利用与封存（CCUS）驱油技术的应用是碳减排与油田提质增产协同推进的重要举措。针对国内CCUS驱油产业发展缓慢、碳源/碳汇匹配技术经济性考虑不足的问题，本文提出混合整数非线性规划模型（MINLP）为主要特征的碳源/碳汇供应链规划优化与设计方法，采用空间平面网格划分、地理坐标量化、路径规划、输送方式识别、CO₂捕集工艺经济分析等建模策略，推导CCUS驱油项目经济效益最大化的目标函数，并以东营地区CCUS驱油技术应用为案例开展研究。规划设计结果表明，五年规划周期内东营地区布局CCUS驱油产业可实现CO₂减排约6×10⁶t/a的环境效益和95.38×10⁸CNY/a的经济效益。在不同边界因素和参数下对环境经济效益进行分析，揭示CO₂输运方式、规划周期时间效应及碳减排深度对碳源/碳汇供应链规划与设计的影响规律，研究结果为东营地区规划布局CCUS驱油技术产业决策提供参考。

为拓展环路热管（loop heat pipe，LHP）在运动设备散热中的应用，本文利用3D打印技术制备了孔径为0.3mm的直通孔毛细芯，并设计了一个可控的水平摆动实验平台，通过实验研究了不同水平摆动速度[0、5(°)/s、10(°)/s、15(°)/s、20(°)/s、25(°)/s]对LHP传热性能的影响。结果表明，针对该类LHP，摆动会延长LHP启动时间，随着摆动速度的提高，LHP的启动时间也随之变长。并且，摆动在低热负荷时更易诱发蒸汽穿透毛细芯，对LHP的稳定运行产生不利影响。然而，研究同时也首次发现较小的摆动速度却有利于提升LHP的稳定运行性能：在10(°)/s的摆动速度下，LHP能够承受的最大热负荷为160W，比静止状态下高出20W；此外，在140W热负荷条件下，以10(°)/s摆动速度运行的LHP蒸发器热阻相比静止状态降低了1.7%。

水合物可以有效地储存冷能和气体，在气体储存运输领域具有巨大的应用前景。本文研究了冰点以下微粉硅胶（silica gel）中甲烷水合物的生成，压力范围为4.0~6.0MPa，温度范围为253.1~268.1K。研究发现，微粉硅胶孔内水饱和以后，颗粒之间体积占整体体积的45%，为气体扩散提供通道。在5.0~6.0MPa的相同压力下，甲烷水合物生成前280~300min，温度越高，甲烷越容易扩散进入冰中，导致甲烷水合物的生成速率越高，相比之下，水合物的生成驱动力对气体消耗速率影响较小。然而，在水合物生成过程中，甲烷扩散速率和水合物成核速率交替控制水合物气体的消耗速率。NR₁₂₀为前120min的相对气体消耗速率，压力越低，NR₁₂₀整体越高，完成90%气体消耗量的时间为T₉₀，整体越短，反应终结压力越低，所需生成水合物压缩能越低。在268.1K、4MPa的条件下，水的转化率为77.93%。NR₁₂₀为44.40mol/(min·m³)、T₉₀为198min，标准状态下相对于水的储气能力达到150.78m³/m³，是甲烷水合物生成的最佳条件。

电催化氨氧化反应（eAOR）在清洁能源转化与废水脱氮领域具有重要应用，但其高过电位、动力学缓慢及催化剂中毒等问题制约了技术发展。本文系统梳理了eAOR机理研究进展，聚焦于铂基与镍基催化剂的改性策略与性能优化机制。铂基催化剂通过晶面工程、多元合金化及纳米结构调控可优化中间体吸附能，降低反应能垒并抑制表面毒化；镍基催化剂以低成本、高稳定性为优势，其活性源于表面氧化态的原位重构与双金属协同效应。尽管研究在活性与选择性上取得突破，但贵金属依赖性、N₂选择性不足及反应路径争议仍是瓶颈。未来需着力开发非贵金属催化体系，结合原位光谱与理论计算揭示动态反应路径，推动eAOR在制氢、燃料电池及废水处理中的规模化应用。

理论计算是研究催化反应机理以及设计高性能催化剂的重要手段之一，不仅能从原子层面可视化活性位点的电子结构和反应物吸附构型，还能通过模拟反应路径快速评估其催化性能，显著减少了研发周期与成本。本文系统介绍了理论计算在电化学还原合成氨（eNRR）单原子催化剂（SACs）研发中的应用，包括催化机理研究、催化剂高通量筛选和催化剂理论设计，总结了不同载体上eNRR单原子催化剂的理论活性，并对研究中存在的问题和发展前景进行了展望，提出了优化高通量计算、引入多尺度模拟与高级量化方法、融合机器学习技术等多策略手段，旨在提高电化学催化剂的筛选和性能预测效率，加速催化剂的精准构筑与开发，推动eNRR工业化进程。

氢能是推动能源结构转型的理想能源载体，电解水制氢是实现制氢规模化的重要依托手段，碱性电解水因技术成熟、成本低、污染小而具备商业推广可行性。催化剂的催化活性、稳定性及成本是制约碱性电解水析氢技术发展的关键因素。基于此，本文综述了贵金属、过渡金属和碳基材料等碱性析氢催化剂的研究进展。分析了当前主要应用的优化策略对其本征活性的影响，结果表明，催化剂性能的提升得益于对形貌、电子轨道、晶格结构以及载体支撑等多方面因素的综合调控。结合当前实际存在的问题，本文从制备工艺、形貌结构以及优化本征特性等多个方面，对析氢催化剂未来的研究方向和发展前景提出了展望。

催化脱氢是将低碳烃类转化为具有相同碳数单烯烃和氢气的有效途径之一。Co基催化剂由于其廉价和环保的优点，在丙烷催化脱氢中具有较大的应用潜力。本文采用水热合成法制备了SBA-15分子筛，在载体表面用等体积浸渍法负载质量分数2.0% Co和不同Mg质量分数得到Co-xMg/SBA-15催化剂，用于丙烷直接脱氢制丙烯反应。Mg作为助剂能与Co形成稳定的Co-O-Mg结构，使主要活性位点Co²⁺难以还原；同时，Mg的加入增加催化剂总碱度，有利于丙烷的吸附和丙烯的脱附，提高转化率，减少积炭，使催化剂保持良好的活性和稳定性。2% Mg为最佳掺入量，丙烷初始转化率为40.78%，在反应10h后转化率为32.86%，在该系列催化剂中具有最高丙烯选择性，初始选择性93.94%，在反应10h后选择性91.85%。

以等体积浸渍法制备了不同含量Mo修饰的NiS _x /γ-Al₂O₃-TiO₂催化剂（NiMo/γ-Al₂O₃-TiO₂），以二苯并噻吩（DBT）为模型化合物，在固定床加氢装置上考察了系列催化剂的脱硫性能。采用比表面及孔隙度分析仪、X射线衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、X射线光电子能谱（XPS）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）等分析手段对催化剂进行表征。结果表明，Mo的引入没有改变催化剂的晶相结构，增加了催化剂的比表面积和孔径，有利于含硫化合物在催化剂表面的吸附。随着Mo含量的增加，催化剂表现出更好的脱硫活性和稳定性，氢解性能得到了提高，加氢选择性呈现先降低后增大的趋势，对DBT的脱除率达到99%以上。将催化剂用于低硫柴油脱硫脱氮性能的评价，反应后柴油硫氮含量均低于1μg/g，能够用于生产近无硫柴油，显示出良好的工业前景。

废塑料的加氢热解大多使用Pt、Ru等贵金属作为催化位点，成本高昂且难以大规模应用，亟待开发一种成本低廉且高效的加氢热解催化剂。本文以流化催化裂化（FCC）催化剂废胶渣为催化剂，并采用氢离子交换对其改性，对FCC催化剂废胶渣进行了X射线荧光光谱仪（XRF）、X射线衍射（XRD）、N₂吸附-脱附、NH₃-程序升温脱附（NH₃-TPD）和扫描电子显微镜（SEM）表征。将氢离子交换后的FCC催化剂废胶渣催化剂用于低密度聚乙烯（LDPE）的加氢热解，考察了温度、初始氢气压力、时间和催化剂用量对反应的影响。结果显示，FCC催化剂废胶渣经过氢离子交换后酸度增强，弱酸酸量显著增加，这是提高FCC催化剂废胶渣催化活性的关键。FCC催化剂废胶渣催化剂在330℃、16h、3MPa H₂的条件下表现出了优异的催化活性，将LDPE高效转化为气体产物，产率达89.4%，且对气体产物的选择性以丙烷（53.6%，体积分数）和丁烷（29.2%，体积分数）为主，与液化石油气的组成类似，其可以作为气体燃料和化工原料使用。经最优条件下的5次循环实验发现，其催化活性的稳定性良好。

工业废气中SO₂、H₂O等杂质常导致CO催化剂性能下降，传统掺杂技术虽提升抗硫性能，但容易降低催化氧化活性。本研究通过磷钨酸（PWA）改性TiO₂载体，利用PWA高温分解形成Pt-WO₃锚定于TiO₂，制备Pt-P&W/TiO₂系列催化剂。性能测试表明，Pt-0.125P&W/TiO₂展现最佳CO催化氧化活性与较好抗硫稳定性，而PWA含量更多的Pt-0.5P&W/TiO₂抗硫性最强但催化氧化活性下降。透射电镜显示，Pt-0.125P&W/TiO₂中Pt与TiO₂/WO₃形成双界面相互作用，而Pt-0.5P&W/TiO₂中过多的WO₃阻碍了Pt和TiO₂的相互作用，导致了活性氧含量（23.8%）显著低于Pt-0.5P&W/TiO₂（28.35%），这是CO催化氧化活性下降的主要原因。NH₃-TPD测试揭示掺杂剂增强催化剂酸性是抗硫性提升的关键。理论计算进一步验证，双界面位点降低了CO和SO₂吸附能（分别从-2.56eV和-1.31eV降至-1.96eV和-1.01eV），促进CO催化氧化活性与抗硫性。

酰胺催化加氢脱氧制备有机胺是最具有吸引力的合成胺方法之一，开发高效加氢脱氧催化剂是实现酰胺加氢脱氧反应的关键。本文采用浸渍法制备了一系列Ru-VO _x /SiO₂催化剂，通过X射线衍射、Raman光谱等技术对催化剂的物化性质进行表征，以丁酰胺加氢作为模型反应来评价催化剂的催化性能。丁酰胺的转化率和正丁胺的选择性随催化剂的V/Ru原子比呈先增后降的曲线关系，0.5V-4Ru/SiO₂催化剂（V/Ru原子比为0.25）在150℃、5MPa H₂的条件下，表现出优异的催化性能，丁酰胺的转化率为90%，正丁胺的选择性为77%。结果显示，VO _x 物种作为锚点促进了Ru纳米颗粒的分散并修饰了Ru颗粒表面。此外，Ru和V之间的电子相互作用促进了V⁵⁺物种的还原。形成的V⁴⁺物种作为酰胺的吸附位点选择性地吸附和活化酰胺的羰基，从而提高了酰胺催化加氢脱氧反应的活性和选择性。

以环境友好的氨基酸和柠檬酸作为Y分子筛改性试剂，考察了氨基酸-柠檬酸组合改性方法对于Y分子筛晶型、孔结构、酸性以及微观形貌的影响；将Ni-W非负载活性相与改性分子筛预处理后制备非负载型加氢裂化催化剂，以直馏柴油为原料，用固定床加氢装置进行反应性能考察。结果表明，氨基酸-柠檬酸组合改性方法可以得到晶型保留较好、总酸量降低、B酸与L酸比值略有增加、表面具有丰富坑孔结构的改性Y分子筛，应用于非负载型加氢裂化催化剂制备，有利于非负载活性相粒子与分子筛表面酸中心的结合，所制备催化剂在转化某炼厂直馏柴油的过程中，表现出了较好的加氢开环性能，更有利于获得低芳烃指数（BMCI）的柴油馏分，为蒸汽裂解装置提供优质原料。

对于负载型铂碳（Pt/C）电催化剂，保持高活性的同时减少铂（Pt）的负载量是降低电解水制氢成本的关键。将Pt负载到氮掺杂碳（NC）载体中提供了一种降低Pt载量的策略，然而，如何将Pt金属离子还原成Pt纳米颗粒并稳定负载到NC载体上仍然存在挑战。本文分别使用抗坏血酸、硼氢化钠、乙二醇和氢气作还原剂，采用浸渍法合成了一系列Pt负载到NC载体上的催化剂（Pt/NC-x，x代表不同还原剂）。通过精细的表征技术，系统地剖析了Pt/NC-x催化剂的微观形貌、晶体结构、元素分布等特性，证实使用抗坏血酸作还原剂，成功制备了均匀分布于NC载体表面、平均粒径为2.19nm的Pt纳米颗粒，形成高密度活性位点，显著提升了Pt/NC的电催化析氢活性。电催化析氢性能顺序：Pt/NC-抗坏血酸>Pt/NC-硼氢化钠>Pt/NC-乙二醇>Pt/NC-氢气，其中Pt/NC-抗坏血酸展示了优异的析氢反应活性与稳定性，仅需75mV的过电位即可实现10mA/cm²电流密度，并稳定35h。

木质素作为含碳量高、热稳定性好、成炭能力强和易于改性的生物质材料，常被用来作为生物质阻燃剂阻燃塑料，以改善塑料的易燃性、减少塑料受热时熔滴的生成和烟雾的释放，但存在阻燃效率低、添加量和产烟量大以及耐久性差等诸多问题。为更好地了解木质素在阻燃塑料中的应用情况，本文首先简述了木质素的结构，详细分析了木质素提升塑料阻燃性能的机理，然后系统回顾了未改性和改性木质素基阻燃剂在阻燃塑料应用中的研究现状，分析了不同阻燃应用的优缺点。提出未来木质素在阻燃塑料应用中的发展重点是在塑料基体中构建多级纳米微相分离结构，并在木质素纳米粒子与塑料相界面间构建动态能量牺牲键以提高界面作用力，解决木质素与塑料相容性差、不易分散的难题，此外，在保证阻燃效果的同时减少木质素的用量以确保塑料原有的物理力学性能也是该类阻燃剂的发展方向之一。

微生物在材料表面的吸附是导致材料污染和破坏的主要原因，利用防污涂层来防止微生物的黏附和生物膜的形成是一种有效的防护方法。具有防污和抗菌特性的功能型聚合物涂层由于其独特的功能以及易于修饰表面的优点，可以有效减少材料表面生物膜的产生，有利于生物膜清除。本文总结了目前具有发展前景的防污与抗菌相结合涂层和仿生结构表面涂层的制备方法，并对不同防污抗菌涂层的优缺点进行了综述；介绍了防污抗菌聚合物涂层在生物医用器材、船舶防污、文化遗产保护和过滤膜技术中的应用研究进展；最后指出了目前防污抗菌聚合物及涂层在实现其通用且持久性方面仍具挑战，需要开发新型聚合物和表面改性技术以实现其长期耐久性和工业应用。本文探索其新颖的制备策略并深入研究其独特的性质，为该领域的研究人员提供了理论和技术参考，推动了防污抗菌聚合物涂层在多领域的广泛应用。

近年来热控耗能不断增加，可见光透明辐射冷却材料因无源热控的特性受到了广泛关注，且其具有透明的外观，还可以满足生产生活中对可见光的需求。可见光透明辐射冷却材料发展至今种类丰富，通过动态可调的光谱特性可提高其在不同应用场景中的适应性。本文首先介绍了辐射冷却的原理，说明透明辐射冷却材料和传统辐射冷却材料的主要区别，归纳了透明辐射冷却材料的体系和调控方式，进一步介绍了透明辐射冷却材料在节能窗、光伏发电和温室大棚等领域的应用。最后，总结了当前透明辐射冷却材料研究面临的挑战，提出了在未来的应用中要解决多波段兼容动态调控、多功能集成以及耐久性提升等问题，为未来开发新可见光透明辐射冷却材料、扩展其应用场景提供了方向。

固态储氢技术的发展是推动高效安全氢储运以及规模化氢能应用的关键，因而近年来，高性能固态储氢材料的研发备受关注。掺杂碳纳米管凭借其密度低、比表面积大、结构稳定和物化性质可调等优势，成为了固态储氢材料研究领域的热点。本文介绍了包含物理吸附和化学吸附这两种吸附类型以及溢出机制和Kubas相互作用这两种辅助机制在内的掺杂碳纳米管的储氢原理，详细叙述了近年来包括电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法、催化热解法和高能球磨法在内的五种常用的掺杂碳纳米管制备方法，系统总结了包含核心评估指标、关键评估技术和前沿技术进展在内的掺杂碳纳米管储氢性能的评估体系，全面分析了包含掺杂方式、掺杂物种类、掺杂浓度、压力、温度、尺寸参数、活性位点及其他因素在内的掺杂碳纳米管储氢性能的影响因素。本文最后从辅助机制、制备工艺、工程实际、影响因素和新兴应用这五个维度，讨论了掺杂碳纳米管应用于固态储氢领域未来的研究方向。

针对玄武岩纤维（basalt fiber，BF）表面光滑、表面能低、与沥青界面黏结强度不强等工程问题，以纳米SiO₂为接枝材料，硅烷偶联剂（KH550）为连接剂，运用化学接枝法，制备了纳米SiO₂接枝玄武岩纤维（SiO₂-BF），通过SEM和FT-IR试验，分析了玄武岩纤维表面微观形貌和官能团变化特征；并运用分子动力学模拟软件Materials Studio，分别建立了SiO₂-BF与沥青界面模型和SiO₂-BF拔出界面模型，研究了SiO₂-BF与沥青的界面黏结性能及其黏结失效行为。结果表明：纳米SiO₂均匀裹覆在BF表面，且1082cm^-1处SiO₂-BF的Si－O－Si反对称伸缩振动峰明显增大，说明BF表面稳定接枝了纳米SiO₂；温度在298K、323K、353K和438K时，SiO₂-BF与沥青的界面能较原样BF分别增加了32.10%、33.99%、27.73%和6.85%，说明SiO₂-BF与沥青的黏结性能显著高于未接枝时的水平；当拉伸速度为0.001nm²/ps时，原样BF和SiO₂-BF与沥青界面均表现为黏聚失效，当拉伸速度为0.003nm²/ps时，原样BF与沥青为黏附失效，而SiO₂-BF与沥青界面为黏聚失效，且SiO₂-BF较原样BF应力峰值提高了96.19%，说明纳米SiO₂接枝BF显著增强了其与沥青的黏结强度。

为了研究纳米高岭土的掺量对环氧树脂热性能和力学性能的影响，以环氧树脂为基体并配以固化剂，以不同掺量下的纳米高岭土为填料构建了复合环氧树脂体系，分别考察了复合材料的玻璃化转变温度、弹性模量、剪切模量、泊松比、硬度等指标并计算了自由体积分数和相互作用能。结果表明：实验条件下当纳米高岭土掺量（质量分数）为10%时，环氧复合材料的玻璃化转变温度达到最大值120.06℃、硬度达到最大值6H，杨氏模量为6.655GPa，剪切模量为2.594GPa，泊松比为0.283，热稳定性能和力学性能均达到了最佳。通过分子动力学模拟，当复合材料的交联度为90%时，模型在平衡状态下的能量波动较小并处于平衡状态，此状态下计算得到的玻璃化转变温度和力学性能在纳米高岭土掺量10%时为最优，与实验值基本吻合。纳米高岭土自身有着优异的热力学性质的同时，其适量掺入可有效降低自由体积分数，与环氧树脂之间良好的界面能相互作用对于提升高岭土/环氧树脂纳米复合材料的热稳定性能和力学性能有着十分重要的作用，为环氧纳米复合材料的微观角度研究提供了理论基础。

将绿色微氧微纳再生胶（micro-oxygen micro-nano reclaimed ground tire rubber，RGTR）加入到马来西亚标准胶/顺丁橡胶（standard Malaysian rubber/cis-polybutadiene rubber，SMR/BR）中，制备了低生热高耐撕裂RGTR/SMR/BR胎芯胶复合材料，研究了RGTR的微观形貌、绿色环保性能；RGTR用量对SMR/BR胎芯胶复合材料的流变性能、硫化特性、力学性能、老化性能、耐撕裂性能和压缩生热性能的影响。结果表明：RGTR粒径为239nm左右，完全符合绿色环保指标要求；添加RGTR复合材料的门尼黏度小于添加轮胎再生胶（tyre reclaimed rubber，TRR）复合材料，流动性提高；RGTR的加入可缩短胎芯胶复合材料的硫化时间，提高硫化效率；虽然复合材料力学性能有所下降，但填充份数小于40时，拉伸强度均大于16MPa，扯断伸长率大于400%，300%定伸应力大于10MPa，扯断永久变形小于25%，各项指标均能满足胎芯胶使用要求；提高了复合材料的耐老化性能；可提高复合材料的耐撕裂性能，当RGTR填充份数小于50时，撕裂强度明显高于添加TRR的复合材料，最高达到99N/mm；还可大大降低复合材料的压缩生热性能，填充份数小于60时，生热温度均低于30℃。

基于生物质来源的抗菌凝胶是一类重要的功能高分子材料，在组织工程、药物缓释、伤口敷料等领域具有重要用途，但这类凝胶的导热和导电性能有待改进。以明胶和羧甲基壳聚糖为原料，高稳定石墨烯-聚乙烯吡咯烷酮（PVP）分散液为填料，采用原位聚合方式制备了石墨烯/明胶/羧甲基壳聚糖生物基凝胶（GR/GEL/CMCS），采用SEM、FT-IR、XRD和Raman光谱表征凝胶的结构，采用热常数分析仪和电化学工作站研究了凝胶的导热及导电性能，并研究了凝胶的力学和抗菌性能。结果表明，添加石墨烯的生物基凝胶热导率最高可提高875.72%，达到1.05W/(m·K)，电导率最高可提高213.82%，达到0.03S/cm。凝胶具有优异的抗菌性能，拉伸强度也得到改善。PVP提高了石墨烯在水中的浸润性，并与凝胶高分子网络相互作用，使石墨烯在凝胶中有序排列，改善了生物基凝胶的导热及导电性能。

含油废水的大规模排放给淡水资源和人类健康带来了巨大的威胁。通过简单、绿色的水相自组装法将壳聚糖-纳米凹凸棒晶（CS-APT）杂化膜沉积到尼龙织物（NF）上，制备了超亲水/水下超疏油的CS-APT改性尼龙织物（CS-APT/NF）材料。利用接触角测量仪、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线谱仪（EDS）、X射线光电子能谱仪（XPS）等对其润湿性、结构和组成进行了表征。通过调整在CS和APT溶液中的交替浸渍次数优化了其水下油润湿性，结果表明3次浸渍后材料的水下超疏油性最佳，四氯化碳接触角达到152°。经过苛刻刮擦以及不同溶剂、腐蚀性（酸、碱）溶液浸泡处理后，所得NF的水下超疏油性未发生明显变化。油水分离实验结果表明，改性NF对水中不同油有良好的分离性能，分离效率高于98%，水通量达到32852.2L/(m²·h)以上。该研究有望为含油废水处理用聚合物基分离材料的绿色制备提供参考。

纤维素作为一种可再生、储量丰富且成本低的天然高分子聚合物，将其开发成功能型膜分离材料，对化工过程绿色可持续发展以及生物质资源有效利用具有重要意义。本文采用纤维素作为制膜材料，以1-烯丙基-3-甲基氯化咪唑（AMIMCl）离子液体为溶剂，水为非溶剂，在聚丙烯腈（PAN）支撑层上通过非溶剂致相分离法（NIPS）制备获得纤维素渗透汽化复合膜。利用扫描电子显微镜（SEM）、接触角测量、热重分析（TGA）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和溶胀度测试等手段表征分析纤维素膜材料的物理化学性质，并用稳态渗透汽化实验测试其在乙酸乙酯/水体系的脱水分离性能，考察铸膜液配比、进料组成和温度对渗透通量与分离因子的影响规律。结果表明，纤维素原料在溶解成膜过程中晶型由Ⅰ型转变为Ⅱ型，热稳定性显著提高，铸膜液中纤维素质量分数在2%~8%时，均能形成致密无缺陷的膜材料。该膜循环稳定性良好，在纤维素质量分数为6%时渗透汽化分离指数（PSI）最大，渗透通量为378g/(m²·h)，分离因子为10218。

凝胶基无线应变传感器可以通过无线信号传输技术将人体关节活动和语言等信号传输到移动设备，实时监测人体的运动或康复。然而凝胶中的水分子在低温下会形成冰晶，导致凝胶失去柔韧性和导电性，限制了传感器在寒冷环境中的应用。本文以聚乙烯醇（PVA）、丙烯酸丁酯（BA）及植酸（PA）为原料，在二甲基亚砜（DMSO）/水（H₂O）的混合溶剂中通过热引发自由基聚合后，借助多重氢键自组装的作用制备了具有耐低温和自愈合功能特性的聚丙烯酸丁酯凝胶。将其串联至无线信号传输模块可将人体关节等机械运动转化成电信号从而实现无线应变传感功能。当BA质量分数为35%时，无线应变传感器的拉伸强度和断裂伸长率分别可达461kPa和886%，愈合效率为80%，-25℃下仍具有较高的应变灵敏度（GF=0.77）。

导电支撑电极上原位生长有序纳米结构，可以加改善级电容器电极材料中法拉第反应进行电荷存储，并解决高性能赝电容器电极“死体积”限制。本文报道了在未经任何处理的掺氟二氧化锡（FTO）导电玻璃表面上，利用原位电化学沉积法制备有序聚吡咯（polypyrrole，PPy）纳米棒阵列（PPy/FTO），构建简单电极上有序电活性聚合物纳米阵列结构。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗谱研究了PPy的形态和电荷存储性能。有序PPy/FTO纳米阵列电极在1A/g电流密度下，本征真实比电容为120F/g；电流密度为5A/g下其可以保持52%的比电容。有序PPy/FTO纳米阵列电极在中性 LiCl水溶液电解液中循环充放电1000次后，电容保持率仅为41.1%，这是因为本征PPy纳米阵列在循环反复充放电过程中，容易发生分子链的膨胀与收缩而产生机械断裂，降低了电极的循环稳定性。本文为导电聚合物阵列结构的制备提供了思路，同时也阐明本征导电聚合物纳米结构作为电极材料的缺点，为导电聚合物复合电极材料的制备提供数据支撑。

目前，聚丙烯酰胺作为相对渗透率改善剂（RPM）在高含水油藏控水增产中效果有限。为进一步提升聚合物控水稳油性能，本文选用3类典型分子结构模型聚合物作为相渗剂，在一定条件下，对比研究了不同结构相渗剂控水稳油性能和注入性能。其中，Ⅰ类相渗剂（引入阳离子吸附基团的改性聚丙烯酰胺）通过静电作用大量吸附在孔隙表面，极大减小了孔隙通道半径，具有高堵水率（83.86%~96.66%）、高堵油率（37.14%~53.52%）和注入性能差的特性；Ⅱ类相渗剂（引入疏水缔合基团的改性聚丙烯酰胺）通过分子间缔合作用在孔隙通道内形成可逆的超分子网状结构，对水具有阻碍能力的同时，遇油通过“解缔合”作用释放通道，具有适当的堵水率（37.78%~43.30%）和堵油率（20.45%~30.00%），且注入性能优秀的特性；Ⅲ类相渗剂（同时引入阳离子吸附基团和疏水缔合基团的改性聚丙烯酰胺）同时具有“吸附+缔合”双重机制，通过功能基团含量优化，可优选出具有高堵水率（64.58%）和低堵油率（19.05%）的吸附缔合型相渗剂，其注入性能优秀。优选出的吸附缔合型相渗剂在500×10⁴和700×10⁴分子量、约200mD和500mD渗透率下，具有较高堵水率（64.58%~71.15%），在300×10⁴分子量下皆出现“透油”现象。结果表明，500×10⁴~700×10⁴分子量聚合物可能更适用200~500mD的储层，300×10⁴分子量聚合物可能适用于200mD以下的储层，500mD以上的储层可能需要更高分子量聚合物进行适配。本文为指导优选适应各种高含水油藏的相渗剂提供方向和参考意见。

为实现生物质材料在道路工程中的高值化利用及路面材料的可持续发展，本文研究合成了一种橡胶增韧生物树脂，并分析了橡胶增韧及树脂制备工艺等对沥青流变性能的影响。首先，利用正交实验设计和响应曲面法确定生物树脂（LPF）的最佳制备工艺；其次，通过橡胶增韧的方式，合成丁腈橡胶-生物树脂（NBR-LPF），利用万能试验机和扫描电镜对树脂的力学性能和微观形貌进行分析；然后，通过沥青基本物理性能及流变性能实验分析了生物树脂对沥青性能的影响；最后，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）探究了生物树脂对沥青性能的作用机理。结果表明，当酚醛摩尔比为1∶1.7、木质素替代率为50%、NaOH质量分数为25%时，生物树脂对沥青性能的提升效果达到最佳；与未增韧的LPF树脂相比，NBR-LPF断裂伸长率提高60%；NBR-LPF掺量为8%~11%时，NBR-LPF与沥青的相容性较好，可形成较为稳定的网络结构。NBR-LPF对沥青的改性作用主要以物理改性为主，其在固化过程中所形成的“海岛”结构，使得生物树脂的韧性提高；与生物树脂改性沥青相比，NBR-LPF改性沥青具有了更加良好的高低温性能。

水基润滑剂因无毒、冷却性好、易清洗且化学稳定性高等特点在金属工件成型过程中发挥重要作用，而添加剂作为润滑剂则是改善其摩擦学性能的关键。本文以煤沥青（CTP）为原料，脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO9）为表面修饰剂，采用简易水热法合成功能化煤沥青基碳点（AEO9@CDs）。研究结果表明，AEO9@CDs具有以碳质核心为主体，丰富的含氧/氮官能团修饰于表面的类球形结构，平均粒径约为2.60nm，且具有极好的水溶性和分散稳定性。AEO9@CDs作为水基润滑添加剂在四球摩擦实验中表现出优异的摩擦学性能。添加剂的浓度以及载荷强度是影响AEO9@CDs润滑性能的重要因素。当质量分数为1.00%、载荷为50N时，与水基础液相比，添加AEO9@CDs的润滑剂润滑后其平均摩擦系数和平均磨斑直径减小48.4%和25.8%，表现出良好的减摩抗磨性能。AEO9@CDs作为润滑添加剂的高效润滑性能，与其纳米尺寸的类球形结构以及表面富含的含氧/氮官能团能够促进其在摩擦表面发挥滚动轴承、抛光、填充修复以及界面保护等多重润滑机制协同作用密切相关。

采用两步法制备了质量分数为0.5%的Cu-H₂O和Al₂O₃-H₂O两种纳米流体，依次分析了多个因素对纳米流体稳定性的影响，包括超声处理时间、分散剂种类、分散剂添加浓度以及pH等。实验发现，针对不同类型的纳米流体，均存在各自的最佳超声处理时间、pH及合适的分散剂类型，Cu-H₂O和Al₂O₃-H₂O这两种纳米流体的最佳分散剂分别为十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP），最佳超声处理时间均为60min左右，最佳pH分别为8和4。当添加分散剂的质量分数为0.5%时，纳米流体的分散稳定性表现得最好。此外，本文还提出了一种基于沉淀观察法的量化表征纳米流体稳定性的表达式，通过这一方法，可以更为准确地确定制备纳米流体的最佳方案和配比，从而为未来相关研究和应用提供重要的参考依据。

从溶解度、沸点、密度、黏度等物理性质方面出发，本文汇总对比了蒽醌法制过氧化氢装置常用工作液成分的特点。不同工作液成分在气液传质、与水互溶度、液液分离、降解特征等应用性质方面存在差异，同一种工作液成分的同分异构体、杂质含量的不同，均会影响工作液的性质，进而影响过氧化氢生产装置氢化、氧化、萃取、后处理各工序的运行状况。工作液在过氧化氢生产装置中循环，不断发生氢化、氧化反应，并且会接触酸性、碱性环境，化学稳定性不足的工作液成分会发生过度降解，过多的降解物会影响过氧化氢生产装置的稳定运行，降低过氧化氢产品品质。工作液成分或其降解物残留于过氧化氢水溶液中还可能对高纯过氧化氢制备、化工合成等下游领域的应用产生不利影响。

甲醛已经被认为是当今最常见的室内污染之一。如何在源头上直接避免甲醛的出现或降低甲醛在源头的释放量，以及如何对已经释放到室内的甲醛进行快速、高效、清洁的去除，一直受到广泛的关注。本文从甲醛源头控制（控制胶黏剂加工过程以降低甲醛释放、开发生物质胶黏剂替代甲醛基胶黏剂、开发无胶黏剂人造板）和甲醛终端处理（物理法、化学法、生物法清除室内甲醛）两个方面出发，对室内甲醛控制治理措施进行了分类归纳，介绍室内甲醛控制治理措施的技术原理和研究现状，并探讨了治理措施的影响因素及改进方法，同时总结源头控制与终端处理相结合处理甲醛的新方式。并指出现有研究存在的局限性和待解决的问题，以期为未来室内甲醛控制治理提供参考。

随着科技与经济的飞速发展，空气中的颗粒物和气体污染物对大气环境以及人类健康带来严重的威胁，因此利用空气过滤系统对空气进行净化从而改善空气质量至关重要。纤维素是世界上含量最丰富、可再生、可生物降解的高分子材料，并且由于还具有多孔性和表面可改性的特征，因此在过滤材料制备领域有广泛的应用前景。本文简述了纯纤维素、表面功能化纤维素以及纤维素复合材料等多种纤维素基空气滤纸的性能和制备方法，并对不同种类的纤维素基空气滤纸的应用场景进行了对比与分类。同时也对纤维素基空气滤纸的过滤机理进行了归纳与总结，并提出采用离子液体或者有机金属框架对纤维素基空气滤纸改性，可提高对特定有机挥发物的吸附能力，进一步在紫外光或者可见光的照射下氧化分解，达到真正意义上解决环境污染问题。

塑料产品的广泛使用会产生大量微米级或纳米级尺寸的塑料颗粒，这些颗粒会不可避免地进入天然水体甚至饮用水源。微纳塑料颗粒导致的水污染与饮水安全问题正日益成为全球关注的焦点，而自来水厂是微纳塑料进入城市生活饮用水中的重要媒介之一。本文综述了微纳塑料在自来水厂各级处理单元中（如混凝-沉淀、过滤和消毒等）的行为归趋，并比较介绍了微纳塑料定性与定量分析的检测技术与方法，主要包括红外/拉曼光谱、热裂解‐气相色谱/质谱和热重分析等。此外，本文进一步分析探讨了各级水处理单元技术对微纳塑料赋存形式与理化性质的影响特性，以及由此产生的对水处理单元工艺运行与功能的影响效应，如改变混凝剂投加量、影响过滤过程和降低消毒效果等，同时对未来饮用水处理过程中微纳塑料的研究方向进行了展望，以期为饮用水中微纳塑料的有效去除和保障供水安全提供一定的理论参考和技术支持。

超临界CO₂管道泄放时管内介质会发生闪蒸，属于含相变的两相流动行为，这一复杂过程受非平衡相变、流动沸腾传热及临界流动等多因素的影响。在焦耳-汤姆逊效应和相变潜热的作用下，超临界CO₂管道泄放过程中管内可能出现低温问题，会诱发管道脆断或形成冰堵，这是限制CO₂安全泄放的关键问题之一。本文从实验研究、数值模拟和理论分析等角度综述了超临界CO₂管道泄放时管内减压过程的研究进展，系统地梳理了该过程中管内CO₂的相态、温度及压力的变化规律，分析了实验研究和数值模拟中存在的不足之处，归纳了影响建立CO₂减压过程数学模型的关键因素，重点阐述了非平衡相变和流动沸腾传热对该过程的影响，展望了亟待开展的研究内容，包括高频温度传感器应用的必要性、爆破片和阀门泄放的差异性分析、管周向上不同位置泄放的差异性分析、CO₂的非均相成核和流动沸腾传热机理研究、减压波传播特性、超临界CO₂管道泄放二维流动与传热模型以及相关工程应用研究。

金属有机骨架材料（MOFs）具有比表面积高、结构可调以及组成多样等优点，其衍生物能够继承MOFs的多孔骨架和化学成分，并表现出更好的稳定性和可调性。MOFs及其衍生物是气体净化领域极具潜力的材料，但由于其为粉末状固体，使其在实际场景中的应用受到限制。基于静电纺丝纳米纤维制备的MOFs/纳米纤维基复合材料有效综合了MOFs的晶体结构、物理化学性质以及纳米纤维多级结构与优异的柔韧性，有望解决MOFs及其衍生物在实际应用中回收困难、易团聚等问题。本文首先叙述了MOFs及其衍生物的类别、合成方法以及在气体净化中的应用，随后重点介绍了MOFs/纳米纤维复合材料的制备方法及其常见衍生物，总结了MOFs/静电纺丝纳米纤维基复合材料在气体污染净化领域的应用。尽管MOFs/纳米纤维基复合材料在气体净化领域取得了显著进展，但仍存在工艺复杂、可重复性差、稳定性和耐久性低等问题。最后，基于上述问题对MOFs/纳米纤维基复合材料未来的设计与制备、应用机理研究提出了建议，以期为制备更具应用潜力的MOFs/纳米纤维基复合材料提供参考。

电容去离子（capacitive deionization，CDI）技术作为一种极具发展前景的水处理技术，因其具有绿色环保、经济高效、能耗低和可再生等优点而受到广泛关注。目前，CDI技术的研究领域已涵盖多种电极材料和装置结构的创新，这些进展为CDI技术的广泛应用提供了重要支持。本文结合水污染和淡水资源短缺问题的实际需求，梳理了CDI技术在水处理领域的研究进展，系统总结了CDI技术在海水淡化、硬水软化、重金属离子的去除、营养物质去除和盐湖提锂多场景中的应用成果与技术突破。重点分析了CDI技术在微咸水低成本处理和高Mg、Li比卤水提锂方面的应用，并与反渗透（reverse osmosis，RO）进行对比，突出了CDI技术的优势和潜力。同时，分析了CDI技术在不同水处理场景中的适用性，指出尽管已有显著成就，但技术的稳定性、经济性和规模化应用仍面临挑战。最后，展望了CDI技术未来的发展方向，强调加强材料创新、优化电极设计及提升处理效率的必要性，以实现更广泛的实际应用。

开发了一种基于铝掺杂碳点（Al-CDs）的荧光探针，用于1-金刚烷羧酸作为模型环烷酸的定量检测方法。首先以L-精氨酸为碳源和氢键受体、乙二醇为氢键供体形成二元低共熔溶剂（B-DES），再添加AlCl₃‧6H₂O为铝源，合成三元低共熔溶剂（T-DES），最后T-DES经过水热法合成了Al-CDs。结果表明，通过低共熔溶剂（DES）合成Al-CDs，一方面可以使制备的Al-CDs尺寸分布均匀且结构稳定，另一方面可以有针对性地将目标官能团在Al-CDs表面进行修饰，同时实现了铝元素的成功掺杂。所制备的Al-CDs具有优异的荧光稳定性，对模型环烷酸具有良好的荧光响应，在0.5~20mmol/L的模型环烷酸浓度范围内呈线性关系，检出限0.163mmol/L，检测是通过Al-CDs和模型环烷酸之间发生配位作用产生的静态淬灭机制实现的，将Al-CDs应用于加标废水的检测，检测结果与气相色谱法结果一致。本工作为碳点在石化工业中的荧光检测提供了新的见解，拓宽了碳点在有机污染物检测中的应用。

建立了一种碱催化甘油水溶液预处理蔗渣的高效酶解糖化方法。单因素和正交实验确定上述基质在表面活性剂（15mg/g Triton X-100、25mg/g PEG 6000、25mg/g AEO-9）和辅助酶（2.5mg/g木聚糖酶）作用下批次酶解（50g/L，6FPU/g干底物）72h后酶解率为88.6%；所获得的底物酶解效率最高，72h的葡萄糖得率达到78.8%，木糖得率为76.4%，总可发酵性糖浓度为140g/L。可见，本研究所提出的底物浓醪酶解糖化策略在纤维素酶加载量（6FPU/g）、酶解周期（72h）、葡萄糖/木糖得率（约80%）和可发酵性糖浓度等方面具有明显工业化应用潜力。

炭黑纳米流体因其优异的光学吸收性能和热性能，在光热转换领域具有广泛的应用前景，但是炭黑纳米颗粒易团聚沉降等不稳定性问题一直是限制其在工业领域应用和推广的关键因素之一。本文利用两步法制备炭黑/黄原胶水基纳米流体，采用静置观察法、zeta电位法、离心沉降法以及吸光度测量法对炭黑/黄原胶水基纳米流体的稳定性进行表征，并探究以黄原胶（XG）为分散剂的炭黑/黄原胶水基纳米流体在不同环境条件下的稳定特性。结果表明，加入质量分数为0.1%的黄原胶时，得到的炭黑/黄原胶水基纳米流体稳定性最好，所制备的纳米流体能稳定兼容多种炭黑浓度，并且黄原胶的加入可以显著提高炭黑/黄原胶水基纳米流体的耐盐性和耐冻融性，在较宽的pH范围和热循环的环境下均具有优异的稳定性。

为探究新型碳源聚乙醇酸（PGA）对污水处理中活性污泥性能的影响，本文基于序批式活性污泥工艺（SBR），设置了无碳源（A1）、新型碳源（PGA、A2）与常规碳源（甲醇、A3）的处理系统，探明了PGA碳源对活性污泥系统中污泥浓度、污泥沉降性能及污泥代谢活性的影响，并分析了其对微生物群落特征的影响。结果表明，以PGA为碳源的A2系统中活性污泥具有更好的长势及沉降性能，活性污泥的反硝化活性最高可达7.20mg NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N/(g VSS·h)（VSS为挥发性悬浮固体），比A1对照系统[4.68mg NO{}_{\mathrm{3}}^{-}-N/(g VSS·h)]提高了53.85%，而硝化活性未受到明显抑制；同时PGA碳源的样本（A2）具有较高的微生物群落多样性，Paracoccus（30.09%）、Dechloromonas（11.40%）和Bdellovibrio（7.74%）等功能性菌属的丰度较A1和A3系统显著提高。此外，PGA碳源提高了微生物群落中KEGG（Kyoto encyclopedia of genes and genomes）代谢功能通路的相对丰度，从而强化了系统整体的脱氮性能。本文可为污水处理过程中外加碳源的选择及实际应用提供参考依据。

粉煤灰的资源化利用对社会和环境的可持续发展具有重要意义。本文以粉煤灰基硅渣为原料，采用NaOH碱熔法提取SiO₂，在碱熔温度为300℃、碱与灰质量比为2∶1、反应时间为2h的条件下，SiO₂的提取率达到72.26%；进而以提硅得到的Na₂SiO₃溶液和MgO为原料，通过水热反应制备硅酸镁纳米片，考察了Na₂SiO₃溶液浓度、Si与Mg摩尔比、反应温度及反应时间对硅酸镁纳米片的组成、晶相结构和孔道结构的影响规律。结果表明，在Na₂SiO₃浓度为0.50mol/L、Si与Mg摩尔比为1.25∶1、反应温度为220℃和反应时间为10h的条件下制备了结晶度较好、比表面积达240.6m²/g的介孔硅酸镁纳米片；其对亚甲基蓝（MB）具有较快的吸附速率，吸附量达285.0mg/g，对MB的吸附行为符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。

光伏发电已逐渐成为可再生能源的中坚力量之一，在不久的将来大量晶硅光伏组件将面临退役，光伏组件回收在资源循环与环保方面有极大意义。在晶硅光伏组件回收技术中，层压件的分离尤其是聚乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）封装胶膜的剥离一直是行业的难点，传统热解胶膜的方法存在能耗高、成本高、有毒气体排放、碳排放量大等问题。溶剂热法作为一种新的分离EVA胶膜的方法，具有绿色环保、胶膜可回收、低能耗和溶剂可调控等优势。本文研究了EVA胶膜与不同溶剂在溶剂热法反应条件下的相互作用，使用已经去除玻璃和背板的层压件来揭示由不同溶剂所引起的胶膜的直观变化。实验结果表明无水乙醇、柠檬酸等溶剂在200℃下处理30min可以实现背面EVA胶膜的分离。初步探讨了在溶剂热条件下EVA胶膜分离的机理，为退役硅基光伏组件的可持续、绿色、高效回收提供了理论指导与方法。

近年来，离子型共价有机框架（iCOFs）材料被作为环境修复领域中的优选吸附剂。因此，本文利用2,5-二羟基对苯二甲醛（DHA）与带正电荷的三氨基胍盐酸盐（TAGH）通过席夫碱缩合制备了一种薄片状iCOFs（COF_DHA-TAGH），用于吸附去除非甾体抗炎药吲哚美辛（IDM）。COF_DHA-TAGH均匀分布的吸附位点、表面丰富的官能团（胍基、羟基和芳香基团）有助于其通过静电、氢键和π-π相互作用高效去除IDM。考察了pH和吸附时间对COF_DHA-TAGH吸附IDM过程的影响。结果表明，COF_DHA-TAGH对IDM的吸附符合伪二级动力学模型和Langmuir吸附模型，最大吸附量可达498mg/g。本工作为从药物废水中去除非甾体抗炎药提供了新的途径和有益参考。