光电化学池可以将太阳能以氢气的形式储存起来，其中稳定、廉价的催化剂是关键。α-Fe₂O₃具有合适的禁带宽度，较高的理论光-电转化效率，光稳定性好，在地壳中的储量丰富，被认为是最具有发展前景的光电催化材料之一；但是它的导电性差、光生电荷寿命短、氧化反应过电位高，严重阻碍了其发展。本文首先介绍了光电催化理论，然后重点综述了近些年α-Fe₂O₃纳米结构的制备技术，以及针对其不足所采用的改性方法，包括通过元素掺杂来增强α-Fe₂O₃的导电性，表面处理来降低氧化反应过电势或陷阱浓度，与其他材料复合来增加光生电压或催化剂表面积，最后对α-Fe₂O₃作为光阳极催化剂分解水制氢未来的发展前景作出展望，指出多种手段的有效结合是提高其光电流密度的重要途径。

目前国内外对电子束辐照水处理中反应动力学的研究较为深入，但对反应器流体力学特性和吸收剂量分布规律的研究相对薄弱，而反应器的流体力学特性和吸收剂量分布均匀性决定了辐照水处理的效率。本文对现有电子束辐照水处理反应器进行了分类、分析和对比，并对它们的优缺点进行了讨论：瀑布式和射流式反应器产生的水流与电子束要求的水流特性较为相似，且应用较为广泛，但缺乏系统的研究；喷雾式反应器处理量相对较小且缺乏对其雾化水流的研究；上流式与折流式反应器容易引起水流吸收剂量分布的不均匀。指出了目前反应器研究都没有考虑水流细部的流体力学特性及其对吸收剂量分布均匀性的影响。提出了电子束辐照水处理反应器进一步的研究方向为，采用计算流体力学与蒙特卡罗模拟粒子输运相结合的方法，研究反应器水流流速分布、厚度分布与雾化水流密度分布等流体力学特性与吸收剂量分布规律，并据此优化反应器。

利用两相流理论建立了一维、稳态的气泡泵压降数学模型。对3种均相流压降模型和15种分相流压降模型（3种分相流摩阻压降模型与5种截面含气率模型结合）进行了模拟计算，然后结合以饱和水为工质的气泡泵的实验数据，对理论值与实验值进行对比分析。结果表明：Friedel摩阻压降模型结合Zuber截面含气率模型的分相流压降模型的模拟精度最高，适用性最好。在选用该模型模拟气泡泵液体提升量随加热功率变化的流动特性时，发现理论值与实验值在一定加热功率范围内吻合很好，然而超过此范围，实验值与理论值的之差越来越大。因此提出了对气泡泵理论模型进行分段优化，结果表明：在低加热功率工况下模拟精度最高的是M-S分相流模型结合Tom变密度截面含气率模型，在高加热功率工况下模拟精度最高的是Dukler均相流摩阻压降模型。因此分段优化气泡泵理论模型的方法具有较高的可信性。

针对确定性方法应用于换热网络全局热集成时易陷入局部极值的问题，采用乘子法建立辅助函数，将原来的换热网络有约束问题转化为无约束问题，在此基础上提出了基于牛顿法的极大、极小值交替优化算法应用于换热网络优化。该算法通过优化进程中极大值、极小值的交替计算，不断跳出当前的局部极小值并继续通过局部优化方法求解新一轮的局部极小值，从而实现换热网络的全局热集成。同时提出防止“回跳”策略，避免该算法计算过程中在某个区域重复优化的问题。将算法应用于两个经典换热网络实例，取得了较好的结果，验证了极大、极小值交替优化算法能够有效地改善确定性方法易陷入局部极值的问题，具有较强的全局搜索能力，使优化质量较文献得到了进一步提升。

为了研究海上天然气脱CO₂时因摇摆导致吸附罐空隙率变化对吸附净化效果的影响，搭建吸附实验台，利用实验数据，建立二维吸附净化模型，并验证了模型的有效性。结果表明：不流动吸附状态下，随着吸附罐空隙率的增加，吸附罐出口处的甲烷摩尔分数呈现上升趋势，且摩尔分数大于99%。同时空隙率范围在0.25~0.5之间，吸附罐内的吸附热随着空隙率的增大呈现上升趋势；流动吸附时，随着空隙率的增大，吸附罐内压降呈现下降趋势且下降剧烈。吸附罐空隙率为0.35时，吸附净化效果最佳。吸附罐内沿轴线方向吸附热呈现下降趋势，并且吸附罐空隙率越小，吸附热沿轴线方向下降越剧烈。本文的研究结果有助于海上天然气的开采，对天然气的快速发展具有十分重要的意义。

强制进化随机游走算法（random walking algorithm with compulsive evolution，RWCE）是一种优化换热网络的新方法，具有程序简单、算法适应性和全局搜索能力较强等优点。本文研究了最大步长对RWCE算法优化性能的影响，提出了抛物线函数的最大步长递减调整策略来平衡RWCE算法的全局搜索与局部搜索能力。将引入策略的RWCE算法与基础算法比较，发现加入最大步长递减调整策略的RWCE算法与基础RWCE算法相比，在进化后期能够跳出局部极小值，具有更强的局部搜索能力。采用10SP2、9SP和15SP换热网络实例检验加入此策略RWCE算法的有效性，其中10SP2和9SP算例的优化结果均好于文献最好结果，相比算例原始文献下降了20.98%和1.11%。对15SP算例优化找到了新的换热网络匹配结构，并好于多数无分流换热网络优化结果，且低于文献结果4.60%，证明了此方法在换热网络优化中具有较强的优化能力。

采用离散单元法（DEM），对5种粒径颗粒在滚筒内的运动混合进行数值模拟，研究了偏心距对滚筒内颗粒体系分区及区域变化、大颗粒速度变化和多粒径颗粒混合程度的影响。结果表明；非偏心滚筒内处于滚落运动模式的颗粒体系分为3个区域：平流层、活动层和涡心；偏心滚筒内不存在实际的涡心，随着滚筒转动，“移动涡心”的形状大小和位置都在周期性变化。在不同颗粒运动周期中，非偏心滚筒内的大颗粒在平流层中的匀速度基本相等；而在偏心滚筒内，大颗粒在相邻两次平流层中的两次匀速度基本都不相等，且偏心距越大的滚筒内，颗粒匀速度的变化越明显。偏心距基本不影响滚筒内多粒径颗粒的接触效果，多粒径颗粒在滚筒内的混合过程中，接触数的变化类似阻尼振动曲线变化。

针对吸气带液状态下变频压缩机组（火用）分析对优化热力系统的运行有着很明确的指导价值，研究和分析了不同吸气状态和不同压缩机频率下（火用）损失、（火用）效率、（火用）损率、（火用）损系数、制冷量、制冷系数（COP）、总（火用）损失、总（火用）效率以及总（火用）损系数的变化趋势，并比较得出了吸气带液时哪个设备是系统最薄弱环节。结果表明：①当压缩机少量吸气带液时，冷凝器和蒸发器（火用）效率的提升大于压缩机（火用）效率的下降，也就是说少量吸气带液对蒸发器和冷凝器的有利影响大于对压缩机的不利影响；②系统的总（火用）损失和总（火用）损系数在x=0.95左右达到最小，而总（火用）效率在x=0.95左右达到峰值；③当压缩机在较高频率下工作时，冷凝器和蒸发器的（火用）损失将会明显增加；④当压缩机频率为50Hz且吸气带液时，蒸发器的（火用）损失、（火用）损率和（火用）损系数最大，（火用）效率最小，此时蒸发器为系统最薄弱环节。指出以上结论也适用于同型号的滚动转子式压缩机。

三叶孔板是以纵向流形式强化管壳式换热器性能的一种典型支撑板结构，具有附加阻力小和能够降低管束流激振动等诸多优势。为了分析三叶孔板对管壳式换热器壳程传热性能的强化效果和机理，本文依据周期性和对称性特征构建了不同孔高的换热器单元流道模型，采用重整化群k-ε湍流模型和SIMPLE耦合算法分析其壳程流场分布特征并评估其综合换热性能。结果表明，三叶孔板换热器Nu数和阻力系数较无孔板管壳式换热器均有所增加，相对Nu数（Nu/Nu₀）和相对阻力系数（f/f₀）随孔高H增大而减小，性能评价指标（performance evaluation indicators，PEC）随孔高H增大而增大。与无孔板管壳式换热器相比，三叶孔板换热器壳程纵向各处场协同角β较小而纵向涡强度Ω_x较大，因此场协同性的改善和纵向涡强度的提高是三叶孔板强化换热的原因。

选择锯花、花生壳、稻壳、蔗渣为实验对象，将不同质量的生物质与石英砂混合作为床料，加入三维流化床试验台内混合流动，测量床内的压差脉动信号，床高1000mm，截面尺寸为120mm×32mm。实验结果表明当生物质质量分数小于等于2%时，生物质的种类及质量分数对最小流化速度的影响可以忽略不计。利用快速傅里叶变换变换分析压差脉动信号，研究双组分流动特征。结果表明，添加稻壳时压力脉动在低气速下主频位于10~15Hz区间内，并随着气速的增加向20~25Hz的高频区移动；蔗渣、花生壳及锯花等片状生物质在较低气速下主频消失，较高气速下主频存在于10~15Hz区间内。

研究了R410A、R404A、R407C在水平强化管外的凝结换热，并进行了换热性能的对比。实验管为常用的管内螺纹、管外斜翅的三维低肋管。应用威尔逊图解法对实验数据进行处理，得到管内对流换热系数并给出Dittus-Boelter形式的强化管管内对流换热关联式，再根据热阻分离的方法得到管外凝结换热系数。结果表明，在相同换热参数下，凝结换热系数大小依次为R410A、R404A、R407C。3种制冷工质应用于该强化换热管的换热增强倍率分别在9.53~14.07、6.81~11.48和3.23~5.28的范围。而R410A、R404A和R407C在强化管内的强化倍率分别为1.77、1.73和1.76，三者相差不大。R410A管外凝结换热系数随着壁面过冷度的增大而减小，与单一制冷工质这一冷凝特性相同；而R404A和R407C与R410A不同，随着壁面过冷度的增大，管外凝结换热系数增大，这主要是非共沸制冷工质管外凝结过程存在的气膜热阻所致。

通过非恒温热重技术研究了铁矿石烧结用焦炭在5种不同气氛（贫氧及空气）下的燃烧动力学，采用FWO积分方法和Vyazovkin积分方法对其进行了动力学分析，并比较了在不同气氛情况下焦炭的动力学特性。结果表明，随着O₂浓度的增加和CO₂浓度的降低，焦炭的着火温度、燃尽温度降低，最大失重速率增加，综合燃烧特性指数提高，活化能增加。同时，通过两种动力学分析方法计算，随着反应深度的进行，燃烧活化能逐渐减小。通过FWO方法计算得出的焦炭燃烧活化能比Vyazovkin方法计算得出的焦炭燃烧活化能数值偏大，但其规律呈现一致性，主要原因是两种方法都是采用积分近似方式求解温度积分，由于两种方法采用的温度积分式原理不同，故其数值是会出现一定偏差，这是合理的。从经济以及节能等其他方面考虑，认为烟气循环烧结气氛中氧气浓度在18%~21%比较适合。

煤热解既是煤炭燃烧、气化、直接液化等工艺的初始反应和伴随过程，也是煤转化的主要工艺之一，而煤热解反应热是反应器设计、热解机理研究、建模及工艺能效评估等过程所需的重要热力学参数。本文首先对煤及其他非均质有机物热解反应热测定方法和技术的研究现状做了综述性评介，分析比较了模型预测法（Merric模型、Strezov模型）和实验测定法（热值法、电功率法、计算机辅助热分析法、差示扫描量热法等）方法的优势以及存在的问题，特别关注将这些方法应用于煤热解反应热测定过程中的适应性。结果表明，在研究掌握测试参数影响煤热解反应热测定精度的规律、解决数据处理方法的前提下，基于TG-DSC同步联用法或可建立相对简单、易行、普适的煤热解反应热测定方法和技术。

目前，对于重质油的研究主要以宏观性质为主，从分子层次进行表征少有报道。为了更加深入地了解重质油的组成，为下一步的加工处理提供更加详细而有效的信息。以沙特轻质原油常压渣油（SQAR）为原料，采用甲基衍生化的方法将非极性的含硫化合物转化为带有极性的甲基硫盐，正离子模式的电喷雾电离傅里叶变换离子回旋共振质谱仪分析原料中的杂原子化合物组成。结果表明：SQAR中杂原子化合物相对丰度由高至低依次为S₁、N₁、S₂、O₁S₁、N₁S₁、N₁O₁、N₁S₂、N₁O₂。相对丰度最高的为分子中包含一个硫原子的S₁类化合物。其中，DBE=6的苯并噻吩类含量最高，其次是DBE=9的二苯并噻吩类。和S₁类化合物相比，S₂类化合物的DBE和碳数分布范围更小，DBE=9的S₂类化合物相对丰度最高。

选用稻壳为原料，进行酸洗-烘焙联合预处理后，于550℃下热解，详细分析了固、液、气热解三相产物，考察酸洗-烘焙联合预处理对稻壳热解产物特性的影响。结果表明联合预处理移除了生物质中大部分碱金属和碱土金属，并且C元素含量增加，H和O元素含量逐渐减小，高位热值增加，因此样品的燃料特性得到了提高；酸洗后，热解生物油收益率显著提高，并随着烘焙温度的升高减小，生物焦则相反；热解产物中，不可凝气中可燃成分含量增加；生物油含水率减少，但是，pH和高位热值明显增加，化学成分中糖类产量增加，酸类、酮类和呋喃类产量减少，生物焦孔隙结构得到发展，比表面积增加，稻壳灰中二氧化硅的相对含量增加，达到98.91%。根据上述实验结果，提出了一种新的稻壳资源综合利用系统。

航空运输业的发展、石化能源的短缺以及环境污染问题，使生物航空煤油的制备得到了广泛关注。为了得到一步催化加氢制生物航空煤油的最佳工艺条件，本文以小桐子油为原料、Pd/Hβ-Al₂O₃为催化剂，在高压反应釜中一步加氢制生物航空煤油。在单因素实验的基础上，利用Box-Behnken中心组合实验设计响应面法对工艺的反应条件（温度、氢压、转速）对C₈~C₁₆烃含量的影响进行了研究。结果表明：温度310℃、氢压2.48MPa、转速86.17r/min为最佳实验反应条件。在此条件下进行3次重复验证试验，脱氧率为99.98%，C₈~C₁₆烃的含量为73.86%。

全钒液流电池电堆的均一性直接影响到其寿命。本文从流道结构、运行参数等方面，系统探讨了影响全钒液流电池电堆均一性的各种因素。通过优化管路结构和液流框结构，提高了电堆的均一性，随支管管径不断减小，当主管与支管管径由4：3减小到4：1时，电堆进液流量标准偏差由0.039m/s降到0.001m/s，电堆进液流速均一性得到改善；通过优化液流框结构，使电堆单体电池电解液流量标准偏差由0.142m/s降到0.032m/s，改善了电堆单体电池均一性。电解液流量、充放电电流密度等运行参数影响全钒液流电池电堆均一性，对其进行了实验与分析，结果表明：电堆电压标准偏差随充放电电流增大而线性增大，其斜率与截距均与电解液性质、电极材料性质及表面结构等因素有关；电堆电压标准偏差随电解液流速的增大而减小，且在超过一定流量后不再变化，为全钒液流电池材料选型优化、结构优化及运行提供技术支撑。

借助电感耦合等离子体原子发射光谱仪、X射线衍射仪及管式炉实验系统，通过钠、钙平衡实验研究氯元素对准东煤中钠、钙迁移规律影响。结果表明：氯元素的含量对准东煤中的钠元素迁移起促进作用，随着聚氯乙烯（PVC）添加量从0增加到0.6%（质量分数），钠的逃逸率从76.6%升高至92.9%，这是由于更多的钠元素与氯元素结合形成氯化钠进入气相中，且逃逸出来的钠元素会与SO₂、SO₃等形成硫酸盐并在管壁温度450~650℃的管壁上沾污，形成沾污初始层；氯元素的含量对准东煤中钙元素迁移规律的影响不大，因为钙盐稳定不易挥发，仅有5%左右的钙挥发进入气相，且最多仅有0.7%的钙被尾部水洗装置吸收，剩余的3%左右的钙会沉积在管壁上，形成结渣层。为解决或减轻准东煤结渣问题提供数据支撑及理论指导。

以四川盆地下志留统龙马溪组下段页岩中提取的干酪根为研究对象，利用等温吸附、XRD、FTIR和¹³C NMR实验分析其基本的结构特性，获得了重要结构信息。研究结果表明：该地区干酪根是非晶态高聚物；通过对比干燥干酪根和平衡水干酪根的等温吸附曲线，发现平衡水干酪根的吸附能力较低，这与干酪根表面吸附的水分子有关，说明干酪根分子中含有亲水的官能团；通过FTIR对龙马溪组干酪根分析发现其含有苯环、羟基、亚甲基和甲基等官能团；¹³C NMR谱图表明该地干酪根由芳碳、脂碳和羰基碳构成，其中芳烃是其主要的结构成分，脂碳和羰基碳起连接芳香结构单元的作用。利用这些信息，进而建立起了龙马溪组干酪根的平均分子结构模型，最后通过对比实验结构参数和模拟模型的结构参数，可以发现两者结果接近，说明模拟的干酪根分子模型是可以用于下一步干酪根吸附性能的分子动力学模拟。

甲基环己烷（MCH）作为最佳的液态有机氢化物储氢介质，是甲基环己烷-甲基-氢气（MTH）循环体系中的重要组成部分，但MCH催化脱氢过程所使用催化剂因低温活性欠佳及高温不稳定的问题导致MTH循环无法大规模应用。本文综述了MTH循环系统的应用现状和该系统中MCH脱氢过程催化剂的研究现状。重点概述了单、双金属催化剂设计现状，比较了不同催化剂性能的优劣。此外，还比较了各类催化剂释氢速率以及反应条件和催化反应器结构特点。分析表明，研发出低温高活性或高温高稳定性的催化剂有利于MCH脱氢过程；此外，开发出既能打破反应平衡限制又能强化传质和传热效果以及保持催化剂稳定性的车载催化反应器将会加速MTH循环的社会化应用进程。

离子液体因其独特的溶剂性能、催化性能及结构可设计性，在催化体系中可作溶剂、催化活性中心、稳定剂、分散剂等。负载型钯催化剂具有比表面积大、金属分散性和热稳定性好等优点，但存在着催化剂对目标产物选择性差、成本高、反应机理尚不明确等问题。本文以苯酚选择性加氢为探针反应，综述了该反应对催化剂的要求及贵金属钯的优势。将苯酚加氢催化剂分为无机负载钯催化剂、聚合物负载钯催化剂和离子液体-聚合物负载钯催化剂三类，并分析了载体性质、助剂、离子液体、钯盐等对催化性能的影响。分析表明：具有一定规则微观形貌、含P、N等元素的非多孔性多官能团碱性载体催化效果较好，且载体中含有较多碱性中心，有利于催化剂活性和选择性的提高；助剂Na、K、Al、Ni、Ca、Cs等的加入可在降低成本的同时提高催化性能；钯盐Pd（OAc）₂加氢性能优于Pd（acac）₂、PdCl₂、Pd（NO₃）₂；离子液体的引入不仅使反应体系易分离、反应条件降低，而且提高了催化剂活性和选择性。今后的主要发展方向是深入研究离子液体在催化加氢过程中的作用、催化加氢机理、催化剂稳定性等。

固体酸催化剂具有很好的重复使用性以及产物易于分离的特点，近年来在纤维素降解转化葡萄糖的研究中得到越来越多的关注。这篇综述总结了不同类型的固体酸在水解纤维素上的研究进展，如金属氧化物、高分子聚合物固体酸、磺化的碳基固体酸、杂多酸、氢型分子筛、磁性固体酸、负载型金属氧化物以及固体超强酸和石墨烯衍生物等。分析了固体酸催化剂存在的问题如与纤维素接触困难、活性组分容易损失等。另外指出酸强度、酸密度、底物的吸附性以及固体材料上的微孔都是纤维素水解的一些关键因素。同时对一些提高纤维素水解效率的方法如纤维素的预处理、离子液体的使用以及微波照射等也进行了讨论。此外，对于纤维素降解转化葡萄糖的一些更加绿色、简单、有效以及低成本的有价值的策略如仿酶催化进行了讨论。

基于硝酸辅助法成功实现了LaMnO₃凝胶速率调控和三维有序大孔结构（3DOM）LaMnO₃的构筑；并通过浸渍法实现了（Ag，Au，Pd）/LaMnO₃制备。用SEM、XRD、XPS、TPR对所制备的样品形貌、晶型结构、表面组成、还原度进行了分析表征。研究结果显示：相对于未负载的LaMnO₃，金属负载的LaMnO₃的催化剂具有更高的O_ads/O_latt比和更低的还原温度。各催化剂对乙酸乙酯催化氧化性能如下：LaMnO₃ < Ag/LaMnO₃ < Au/LaMnO₃ < Pd/LaMnO₃，该关系与其O_ads/O_latt比值规律一致；所制备的催化剂在所考察的条件下具有很好的稳定性。该研究表明，硝酸辅助可以实现LaMnO₃凝胶速率的调控；金属负载可以调变催化剂的氧空位和催化氧化性能的提高。

被称作过渡金属碳化物（mxenes）的Ti₃C₂T_x近来被用于聚合物燃料电池（PEMFC）催化剂负载，铂（Pt）/Ti₃C₂T_x催化剂表现出独特的高耐久性和氧还原反来应活性。本文首先通过加入Ti₃C₂T_x的Pt催化剂（Pt+TiC）与纯Pt催化剂的对比实验，证实了Ti₃C₂T_x对Pt催化活性确实有促进作用；在此基础之上，进一步将分散均匀的Ti₃C₂T_x的二维（2D）纳米材料和一维（1D）碳纳米管（CNT）在液相中充分混合，得到一种混合结构负载；然后加入氯铂酸并还原，进而得到一种由零维（0D）铂颗粒、1D碳纳米管、2D Ti₃C₂T_x共3种不同维度材料构成混合结构的催化剂。通过对比没有加入Ti₃C₂T_x的催化剂，拥有两种不同维度混合材料负载的Pt-CNT/TiC催化剂表现出较高的甲醇电氧化（MOR）和氧还原反应（ORR）活性，并通过耐久性实验也说明了该混合材料负载催化剂反应优先遵循四电子反应且具有更高的耐久性。

首先以环氧氯丙烷为原料，通过开环聚合得聚环氧氯丙烷（PECH），再通过溴化和氨化等方法得到端氨基的聚环氧氯丙烷，再将其与N-甲基咪唑反应，制备氯化1-氨基聚醚-3-甲基咪唑离子液体（[H₂N-PECH-MIM]Cl）催化剂，并利用红外（IR）和核磁（NMR）对其化学结构进行表征，利用热重分析仪（TGA）和凝胶渗透色谱仪（GPC）对其热性能和分子量进行了测试。然后用制备的高分子离子液体[H₂N-PECH-MIM]Cl催化环氧丙烷与二氧化碳合成碳酸丙烯酯，以纯度、转化率、选择性和转化频率为考察指标，研究催化温度、压力、循环使用次数对催化性能的影响，并比较了其与溴化1-乙胺基-3-甲基咪唑离子液体[AeMIM]Br的催化性能。结果表明，制备的高分子催化剂[H₂N-PECH-MIM]Cl结构正确，产率为71%，其催化性能远远优于小分子离子液体[AeMIM]Br，可在不用助催化剂的温和条件下即可高效完成催化过程，且循环使用10次基本不影响其催化活性。当催化温度为90℃，压力为1.8MPa，用量为1.0%时，纯度为99.0%，转化率为100%，选择性高达96.9%，转化频率TOF为3848h^-1。

尝试采用加盐晶种法，以撞击流-旋转填料床为反应器，制备出多级孔ZSM-5分子筛，考察了转速、硅胶流量、含晶种的铝源混合物流量和循环时间对产物的粒度分布及介孔结构的影响，并针对晶化时间、晶粒形貌、结构性能三方面与传统水热合成法进行对比。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）以及N₂吸附脱附对产物的形貌及结构性能进行表征。研究结果表明，超重力技术制备多级孔ZSM-5分子筛的最佳工艺条件为：转速1200r/min，硅胶流量30mL/min，含晶种的铝源混合液流量20L/h；应用超重力技术相比于传统水热合成法制备出的多级孔ZSM-5分子筛拥有更多的介孔数量，形貌较好无杂相，粒度分布更均一，且所需晶化时间显著降低；微观混合效率对多级孔ZSM-5分子筛的形成有一定影响。本文为改善多级孔ZSM-5分子筛的工业化生产提供了一条新思路。

贵金属凭借其空的d电子轨道、较小的能级间距和配位的多样性成为多领域研究热点，但目前价格昂贵、储量稀少、利用率低下，极大地限制了贵金属的广泛应用，因此近年来发展优异的功能载体成为贵金属应用领域的研究趋势，这不仅可以方便贵金属的回收循环利用，同时可避免体系内的痕量残留，减少环境污染。本文综述了一种廉价无毒、含有丰富羟基、氨基基团的壳聚糖绿色材料作为贵金属载体的研究近况，介绍了国内外在吸附、催化等领域应用壳聚糖材料的代表性学术成果，比较并分析了不同表面修饰手段对壳聚糖载体贵金属作用效果的影响，概括了目前壳聚糖功能载体在贵金属研究中存在的形貌研究相对局限、可控制备难以实现规模化等问题，同时预测了壳聚糖材料在生物医药领域良好的发展前景。

近几年，石墨烯及其复合材料因其比表面积大、传输电子能力强、结构稳定、可吸附多种污染物，被认为是极具发展潜力的环保新材料，尤其是在重金属分离方面具有明显的优势。本文综述了各类石墨烯材料在水中重金属去除方面的研究现状，对比分析了不同材料对镉、汞、铬、铜、铅、锌和砷离子的去除能力及机理。认为石墨烯复合材料在水中分散情况、活性官能团种类、电子传输能力调控和重复使用性能对重金属离子去除有重要影响。指出控制石墨烯片层聚集、增加亲水性、提高可回收性和制备高灵敏选择性电极将是石墨烯材料修饰改性的研究热点。此外，石墨烯复合材料对一些有机污染物也有良好的吸附能力，制备能够吸附多类别污染物的净水剂也将成为石墨烯复合材料的一个主要研究方向。

膨胀石墨是制备柔性石墨材料及相关制品的原料，其微观结构特性对柔性石墨制品有重要影响。本文简述了膨胀石墨中宏观-介观-微观多尺度的孔隙分布、孔隙尺寸、孔隙形貌等孔隙结构，论述了石墨粒度、氧化插层工艺、氧化程度、水洗工艺、膨化方式、破碎等加工处理对孔隙结构的影响，介绍了低温N₂吸附法、压汞法（MIP）、扫描电子显微镜（SEM）等膨胀石墨孔隙结构传统表征技术的基本原理，总结了小角度X射线散射法（SAXS）、原子力显微镜法（AFM）、差示扫描热孔计法（DSCT）、核磁共振冷孔计法（NMRC）等表征方法的优缺点，提出今后应结合多种表征技术重点探索膨胀石墨介微观孔隙结构，以此为切入点探讨膨胀石墨的理化性能，有助于推动膨胀石墨孔隙结构的深入研究及在其他领域的应用。

霉菌毒素广泛地存在于腐败变质的饲料和食物中，关系到人类的食品安全问题，如何降低霉菌毒素对饲料和食品等的威胁是目前正在研究的热点，其方法之一就是采用改性蒙脱土进行脱毒处理。本文以此为目的，首先介绍了常见霉菌毒素的种类和基本脱毒方法，然后针对蒙脱土脱毒问题，介绍了蒙脱土的结构、性能与脱毒原理，重点综述了用于脱毒的蒙脱土改性方法，主要包括季铵盐改性、金属离子改性、有机酸改性及其他改性方法等。改性过程不但可以改变蒙脱土的层间距，而且可改善其表面性能，同时交换后的阳离子，如金属离子可能通过与毒素分子之间形成强相互作用而提高改性蒙脱土的脱毒素能力；与此同时，改善的杀菌能力也有助于提高脱毒素效果。在未来的应用中，新的改性方法包括研发新的可降解改性剂及其对不同霉菌毒素的综合吸附会有更为深入的研究。

热分解工业副产石膏回收利用SO₂和固体剩余物是一种有效资源化利用工业副产石膏的方式，但普遍存在利用成本高、能耗高、效率低等缺点，严重限制其循环利用的发展。本文介绍了近年来热分解工业副产石膏的研究进展。从气氛条件、还原剂与CaSO₄的配比、添加剂或杂质的促进作用，加热温度等方面回顾了不同条件对工业副产石膏分解率和脱硫率的影响，对比研究了微波加热相对于常规加热还原分解工业副产石膏的优势，分析了不同反应条件下CaSO₄与C/CO的反应机理模型。同时对工业副产石膏热分解的发展方向和趋势进行了展望。通过优化反应条件能够有效提高工业副产石膏的热分解效率和脱硫率，但成本依旧较高。指出微波加热分解工业副产石膏可能成为未来工业化的一个重要方向。

以不同二官能度和三官能度的有机烷氧基硅烷作为单体，采用无溶剂法脱水缩合共聚得到高折光指数的苯基乙烯基有机硅树脂，通过含氢硅油交联剂硅氢加成固化有机硅树脂得到灌封材料。采用红外光谱、核磁共振、热重分析、紫外光谱、硬度仪、万能拉力机等方法对有机硅树脂和固化灌封材料进行表征，考察了不同因素对合成的影响，提出了封端剂后加入的工艺并对其加入时间进行了探究，最后研究了固化灌封材料的光学和力学性能，结果表明：用无溶剂法制备有机硅树脂，合适的催化剂、加水量、反应温度才能保证产物的透明性；封端剂的加入时间在1~1.5h内所得产物分子量和分子量分布最为适宜；探讨随苯基含量的增加，材料的折光指数呈线性的增加，且苯基质量分数为30%~40%时，所得固化产物力学性能最佳。

采用水相合成法，以巯基乙酸作为稳定剂，直接在水相中合成碲化鎘（CdTe）量子点，以壳聚糖为中介，借助化学键吸附作用，间接将CdTe量子点组装在纳米金自组装膜表面上，对该膜最佳组装条件及其荧光性能探讨，并将膜用于汞离子检测。实验结果表明，纳米金CdTe自组装膜的荧光强度随着加入汞离子浓度的增大而发生猝灭，汞离子在0~16×10^-8g/L浓度范围内，CdTe自组装膜与其呈现良好线性关系，相关系数为0.9991，检出限为1.56×10^-10g/L，该膜具有稳定性好、灵敏度高、可再生等优点。并应用此方法对水样中痕量汞检测，发现3个样品中汞离子含量均未超标，样品加标回收率是96.5%~98%，该方法适用于痕量汞的分析测定。

以玉米秸秆木质素为填充剂，利用溶液浇铸的方法制备了不同木质素填充的苯乙烯/丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物（SBS）膜材料，借助力学性能测试以及动态力学分析（DMA）、锥形量热分析等手段，研究了木质素的填充对SBS力学性能和燃烧性能的影响。拉伸试验结果表明，木质素的填充能使SBS的力学性能提高，在木质素质量分数为6%时，SBS膜的拉伸强度可达到22.8MPa，断裂伸长率可达2400%，比未添加木质素时分别增加了32%和15%。DMA分析表明，木质素填充SBS后，弹性体的模量和玻璃化转变温度提高。锥形量热分析可以看出，木质素的添加降低了SBS燃烧过程中的总热释放量，并且使燃烧后的烟量减少；加入木质素后，SBS燃烧过程的质量损失变得缓慢，木质素的填充提高了SBS弹性体的阻燃性能。

采用硅烷偶联剂（2-氰乙基）三乙氧基硅烷对纳米Al₂O₃粒子进行表面改性，利用热致相变法制备了改性Al₂O₃/PVDF有机无机杂化膜，研究了改性Al₂O₃的添加量对杂化膜性能的影响。经（2-氰乙基）三乙氧基硅烷改性后，纳米Al₂O₃粒子的团聚减少，改性后纳米Al₂O₃的平均最小粒径为52.23nm。与纯PVDF膜比较，改性纳米Al₂O₃的添加改善了PVDF膜的形貌结构，改性Al₂O₃/PVDF杂化膜形成的球晶明显增加，球晶的密度尺寸缩小，杂化膜中形成了大量连通的界面孔，膜的孔隙率升高，改善了PVDF膜的力学性能和亲水性，提高了截留率。当纳米粒子添加量达到5%时，膜的截留率提高了7.2%，膜的纯水通量达到了593.95L/（m²·h），膜强度达到5.0MPa。

为了制备高白度的竹纤维，先用甲酸/乙酸/水预处理竹粉原料（记为A），再使用甲酸/乙酸/H₂O₂提取竹粉纤维素（记为A_p）；通过单因素分析法探讨了甲酸/乙酸比例、H₂O₂用量、固液比、反应温度及反应时间等因素对产品得率和白度的影响；然后在碱性条件下用H₂O₂进行TCF漂白（记为P），考察了NaOH用量、H₂O₂用量、固液比、反应温度和反应时间对产品得率和白度的影响；同时研究了多步处理工艺提取的效果，得到白度较高的纤维素产品。当A_p段工艺条件选取V（甲酸）：V（乙酸）=40：60，固液比1：10（g/mL），添加9%的H₂O₂溶液，先在60℃搅拌0.5h，再升温至90℃反应2h；且P段工艺条件选取H₂O₂用量为5%，NaOH用量为6%，固液比为1：10（g/mL），反应温度为90℃，反应时间为2h，在此条件下经AAA_pA_pPP处理得到的产品白度高达90.5%。

通过微波辅助制备一种新型的多孔马铃薯淀粉。在制备过程中选择合适的乳化剂参数，使淀粉颗粒不均匀分散。研磨过筛之后得到不同目数的多孔淀粉。通过扫描电子显微镜（SEM）、比表面积仪（BET）和傅里叶红外变换光谱（FTIR）对原淀粉和不同目数多孔淀粉的形貌与结构进行表征，以亚甲基蓝为吸附对象，对不同目数的多孔淀粉进行等温吸附实验并探究吉布斯自由能对吸附的影响。实验结果表明，由于淀粉颗粒的不均匀分散，交联反应不仅发生在颗粒内部也发生在颗粒之间。随着目数的增大，淀粉表面结构被破坏，表面粗糙程度增加，孔洞增多，孔径也逐渐增大。多孔淀粉的吸附过程符合Langmuir等温吸附方程，且随着多孔淀粉目数的增大，拟合度逐渐增大，吸附量也逐渐增大。多孔淀粉在温度为298K时最大吸附量为188.679mg/g。

生物基芳香平台化合物2，5-呋喃二甲酸（2，5-FDCA）有望替代现有的石油基单体对苯二甲酸用于高性能高分子材料的合成。如何通过高效、廉价的路线制备2，5-FDCA已经成为近几十年的研究热点。本文系统地介绍了从5-羟甲基糠醛（HMF）、糠酸、呋喃、二甘醇酸或己糖二酸制备2，5-FDCA的各种方法，并重点介绍了HMF的直接氧化法、贵金属氧化法、非贵金属氧化法和生物酶氧化法合成2，5-FDCA。在比较了现有各种路线优缺点的基础上，认为HMF路线是2，5-FDCA规模化制备最有希望的路线，长远发展应朝着以纤维素为起始原料的方向，打通纤维素到糖的关键制备技术。

水溶性酚醛类交联剂保存时间短、易固化且挥发性较强。为此，通过采用分子设计和引入适量促交联剂制备了一种基于水溶性酚醛树脂的复合交联剂。首先使用苯酚和甲醛为原料，通过两步法合成水溶性优异的多羟甲基酚醛树脂，随后加入适量金属离子促交联剂用以改善其成胶性能。两步法合成使得甲醛和苯酚反应更为充分，产物主要以多羟甲基酚的形式存在，因而该复合交联剂无刺激性气味，保存时间长，金属离子促交联剂的引入显著改善了其成胶性能。实验结果表明，该复合交联剂用量在0.1%以上即可成胶，较传统酚醛类交联剂其成胶强度显著增加，成胶时间8~48h可控，成胶温度范围为60~120℃。采用此复合交联剂得到的凝胶体系稳定性强，成胶强度在两个月以上无减弱趋势。该复合交联剂在油田堵水调剖领域具有极大的应用前景。

以丙酮-乙二醇（acetone-EG）作为新型引发剂，紫外激发引发单体共聚制备高分子量离子型聚丙烯酰胺，并研究聚合物对原生煤泥水的絮凝效果。将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）阴离子功能单体和二甲基二烯丙基氯化铵（DDAC）阳离子功能单体分别或同时与丙烯酰胺（AM）共聚合成阴离子型聚丙烯酰胺（HPAM）、阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）以及两性型聚丙烯酰胺（APAM）。以离子型聚丙烯酰胺的特性黏数[η]作为指标，获取了该引发体系下每种类型聚丙烯酰胺的最优合成工艺参数，所制备的各类离子型聚丙烯酰胺的特性黏数可分别达到：[η]_HPAM=1760mL/g；[η]_CPAM=980mL/g；[η]_APAM=1120mL/g。用所制备的聚合物对煤泥水进行絮凝，结果表明HPAM用量3~4mg/L时，煤泥水浊度最低降到0.9FTU，絮凝沉降最大速度为61.6cm/min，APAM和CPAM用量4~5mg/L时有较好的絮凝效果，CPAM使煤泥水浊度最低降到1.3FTU，絮凝沉降最大为51.8cm/min，APAM使煤泥水浊度最低降到0.9FTU，絮凝沉降速度最大为58.2cm/min。

NO_x是导致酸雨、形成以及造成温室效应的主要污染物之一，减少NO_x排放是绿色发展的必然要求。本文综述了湿法脱硝技术现状，介绍了碱液吸收法、酸吸收法、络合吸收法、液相吸收还原法、微生物法、氧化吸收法的脱硝原理，详细阐述了NaClO₂、NaClO、H₂O₂、O₃、黄磷乳浊液氧化法、光催化、电环境技术、磷矿浆泥磷一体化脱硫脱硝法的氧化吸收脱硝技术原理和技术特点；分析了脱硝新技术的一些进展，光催化、电环境技术发展迅速，有许多优点，是湿法脱硝技术耦合的重要方向，磷矿浆泥磷一体化脱硫脱硝法通过磷化工与湿法脱硝技术的耦合，充分利用磷化工生产的各个环节，实现原料产品内部循环一体化，在磷化工行业拥有良好的应用前景。指出未来脱硝技术总体要求是低成本、高效、绿色，技术总体发展趋势是多种技术耦合实现多种污染物协同脱除；不同区域、不同行业适用于不同的脱硝技术，应根据资源状况、产品用途合理选择技术方法，降低NO_x排放，降低处理回收成本，提高经济性。

随着工业的发展，环境问题日趋严重，而水污染作为环境问题之一受到越来越多的关注。有机污水具有较高的生物毒性，难以降解，成为近年来亟待解决的问题之一。介质阻挡放电（DBD）等离子体可以引发多种物理化学效应，集臭氧氧化、紫外光降解、热解、自由基氧化于一体，为有机污水的处理提供了新途径。本文采用自主设计的双室介质阻挡放电反应器降解亚甲基蓝（MB）溶液，研究了添加剂对等离子体降解MB过程的影响。在相同的实验条件下，添加NaCl、Na₂SO₄、NaNO₃对等离子体降解MB过程影响很小，添加NaHCO₃、Na₂CO₃会削弱等离子体对MB的降解作用，而添加Na₃PO₄、NaNO₂对等离子体降解MB过程有严重的抑制作用，添加Na₃PO₄、NaNO₂后，在相同实验条件下MB的降解率仅为无添加剂时的1/3。·OH消除剂（叔丁醇）的加入会抑制MB的降解，而·H消除剂（四氯化碳）对MB降解的促进作用并不明显。Fe²⁺对等离子降解MB的促进作用有限。

为使壳聚糖粉末吸附后易于固液分离，采用溶胶-凝胶-冷冻干燥法制备毫米级（2.8~3mm）壳聚糖凝胶球，比较了Cu（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）吸附行为。结果表明，壳聚糖凝胶球对Cu（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）吸附行为不同：Cu（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）最佳吸附pH分别为5.5和3.0；达到吸附平衡Cu（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）分别需要25h和2h；Cu（Ⅱ）的吸附反应是自发、吸热、熵增过程，而Cr（Ⅵ）吸附反应为自发、放热、熵减过程；吸附Cu（Ⅱ）后的壳聚糖凝胶球不易脱附，而吸附Cr（Ⅵ）后凝胶球脱附率相对较高。借助红外表征及Langmuir、Freundlich等温模型、拟一级、拟二级动力学、颗粒内扩散模型对吸附过程拟合表明，Cu（Ⅱ）吸附机理为单层化学吸附，而Cr（Ⅵ）是单层化学吸附与多层物理吸附共同作用的吸附-还原过程。壳聚糖凝胶球对Cu（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的最大吸附量分别为155.67mg/g和185.08mg/g，说明冷冻干燥法可以强化壳聚糖的吸附量，同时毫米级的壳聚糖凝胶球改善了壳聚糖粉体吸附剂难分离的问题。

为降低烟气参数的不均匀分布对选择性非催化还原（SNCR）脱硝的影响，对220MW燃煤锅炉烟气状态分布特征及其对脱硝效果的影响进行数值研究，同时探讨了还原剂雾化粒径和喷入量的优化方案。研究表明，为保证还原剂在温度窗口内具有充足的反应时间，液滴的最佳平均粒径随高度而改变；此外，由于还原剂喷入区域烟气存在旋流作用，还原剂随烟气向炉膛局部“富集”，导致出口NH₃/NO分布不均匀。据此，提出了喷枪雾化参数的优化策略：①对不同高度处液滴的平均雾化粒径进行分层优化；②在固定氨氮摩尔比下，根据旋流特征调整不同区域喷枪的流量分配。模拟结果显示，氨氮摩尔比保持1.2时，相比电站基准工况，优化方案能够将脱硝率从36.8%提高到42.1%，漏氨量降低49%；此外，随着氨氮摩尔比的增大，优化方案体现出更好的脱硝效果，但是优化程度略有降低。

利用化学镀Ni-Cu-P工艺对换热器常用材料低碳钢进行改性，研究Ni-Cu-P镀层表面铁细菌污垢特性。将试样置于铁细菌悬液中进行为期5天的污垢沉积实验，记录Ni-Cu-P镀层表面铁细菌污垢沉积量、腐蚀失重量以及铁细菌生长变化情况，分析铁细菌污垢实验前后镀层表面微观形貌。测试不同时间的极化曲线和电化学阻抗谱，定性分析极化曲线和阻抗谱的变化规律，采用ZsimpWin拟合出最佳等效电路模型。研究结果表明，Ni-Cu-P镀层可以有效抑制微生物污垢生长，与未施镀的碳钢试样对比，Ni-Cu-P改性表面污垢沉积量减少89.1%，表面失重量减少80.2%。Ni-Cu-P镀层自腐蚀电位高于碳钢，自腐蚀电流密度比碳钢小，且容抗弧半径大于碳钢，展现了较好的耐蚀性。铁细菌对Ni-Cu-P镀层的腐蚀速度先减小后增大，在12h腐蚀速度最小。

以商品化有机膨润土为吸附剂来处理含酚模拟废水，在利用低温N₂物理吸附仪、扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱仪（FTIR）系统研究有机膨润土微观结构及表面化学性质的基础上，系统考察了吸附时间、吸附剂用量、温度及溶液pH等因素对模拟废水中苯酚吸附特性的影响，并探讨其吸附过程的动力学。结果表明，该有机膨润土的比表面积及总孔容分别可达31.7m²/g和0.113cm³/g，孔径主要分布在3~24nm，属于典型的介孔材料，且具有明显的片层结构和较为丰富的表面官能团。吸附时间、吸附剂用量、温度及溶液pH是影响苯酚脱除的重要因素。当吸附时间为120min、吸附剂用量为2g、温度为30℃、溶液pH为7时，有机膨润土对模拟废水中苯酚的脱除率和吸附量分别为71.32%和1.78mg/g。有机膨润土对苯酚的吸附过程可用伪二级动力学模型描述。

以某船型柴油机尾气选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺为对象，采用数值模拟研究喷射管内氨气（NH₃）生成过程及分布均匀性。模型包括尿素液滴的雾化、蒸发、分解以及与流场的相间作用等。结果表明，模型可详细预测烟道内气体速度场、温度场、NH₃等气体组分场、液滴轨迹等，NH₃转化率及分布均匀性受到烟气温度、入口湍流强度、扰流器的影响。提高烟气温度、提高烟气入口湍流强度、增加扰流器，均促进NH₃生成并提高分布均匀性，但是，扰流器的旋片角度过大，会导致部分液滴冲击到管道壁面，不利于NH₃生成。对比扰流器旋片角度为15°、30°和45°的情况，发现旋片角度30°时对提高NH₃生成及分布最为有利，其出口NH₃分布不均匀性从无绕流器条件下的39.57%降低到9.36%。

铜污染引发的环境问题严重影响着人类的生命健康。本文以Zn（NO₃）₂·6H₂O和Na₂S·9H₂O为原料，水为溶剂，通过超声化学辅助法制备出纳米ZnS，并将其应用于水中铜离子的吸附脱除。利用FTIR、XRD、SEM和N₂物理吸附等手段进行表征，研究了初始浓度、接触时间、处理温度、pH和竞争阳离子等对铜离子吸附容量的影响。结果表明，制得的纳米ZnS为单一立方相闪锌矿，颗粒呈不规则块状，孔道结构主要为纳米ZnS晶粒团聚形成的聚集孔，孔径分布较宽。该纳米ZnS表现出对水中铜离子良好的吸附性能，在吸附剂量200mg/L、铜离子初始浓度400mg/L、接触时间12h、处理温度25℃的条件下，饱和吸附容量高达629.8mg/L，水中Na⁺和K⁺对吸附性能无明显影响，且其对水中铜离子的脱除机理为离子交换与吸附的协同作用。

针对多元共沸物或近沸点混合物的分离，采用共沸精馏隔壁塔和萃取精馏隔壁塔两种流程，分别建立稳态模型，并进行了温度灵敏板的选择。针对共沸精馏隔壁塔建立若干两点温度控制结构，针对萃取精馏隔壁塔建立若干三点（及四点）温度控制结构。通过添加进料流量和组成扰动进行测试分析，分别为两种流程挑选了能有效抵抗进料扰动的温度控制结构。①共沸精馏隔壁塔最优控制结构：Q_MC/F控制TMC，13；Q_RC/F控制TRC，5。②萃取精馏隔壁塔最优控制结构：RR_M控制TMC1，3；Q_r/F控制TMC1，12；RR_R控制TRC1，3；α_v控制TMC1，9。最后通过分析两种最优控制结构的相似性，总结得出：带有再沸器与进料量比值（Q_r/F）控制的温度控制结构，可有效降低共沸精馏隔壁塔及萃取精馏隔壁塔体系的余差及超调量。