煤地下气化技术历经国内外一百多年的实验室研究和大量现场试验仍然存在产率低等关键问题。虽然一些文献认为该技术是未来煤炭利用技术的发展方向，但其至今仍未实现工业应用的现象说明其本身存在尚未被充分关注的关键科学（卡脖子）问题。本文从化学反应工程基本原理出发分析该技术涉及的关键传质与反应过程，并与现代大型地上煤气化技术对比，探讨其工业应用技术挑战的科学根源。

由于具有光源波长短（13.5 nm）、图案化分辨率高等优点，极紫外（extreme ultraviolet， EUV）光刻技术被认为是突破5 nm甚至是3 nm半导体芯片制程节点的关键技术，与之相对应的EUV光刻胶研发广受关注。但传统的基于聚合物体系的化学放大光刻胶（chemical amplified resist， CAR）因尺寸过大、对EUV吸收低，限制了其在EUV光刻技术的应用进程。部分含有d轨道电子的金属元素具有高的EUV吸收截面，在光刻胶分子中引入这些金属元素可以有效提高对EUV的灵敏度。通过分子设计制备尺寸小、EUV吸收高的金属基光刻胶材料是解决EUV光刻胶服役性能问题的有效途径，已得到了广泛的研究。本文按金属氧簇（MOCs）、金属氧化物纳米粒子（NP）、金属-有机小分子（MORE）进行分类，对目前国内外的EUV光刻胶研究进展进行总结，并对EUV光刻胶未来所面临的机遇和挑战进行了展望。

包装是商品使用、储存、运输的重要保障，不可或缺。塑料包装轻质、易加工、性价比高，增长极快，成为现代社会主要的包装材料，其中铝塑复合包装通过材料优势互补，可满足阻隔性、抗菌性、力学性能和印刷性能等多功能要求，应用广泛，但即用即弃，废弃物难分离难回收利用，无法降解，也难焚烧处理，污染环境，浪费资源，亟待治理。本文综述了铝塑复合包装结构性能和应用，以及废弃物回收利用难点，重点介绍了本团队采用自主创新的固相剪切碾磨加工装备和技术，实现废弃铝塑复合包装的室温超细粉碎和均匀分散，改善加工性和力学性能，制备可拆卸物流包装箱及导热导电功能制品的研究工作。

造纸黑液的无害化资源化利用对造纸工业减少环境污染、缓解能源短缺具有重要意义。超临界水气化技术是一种新型且高效的有机废水无害化资源化利用技术，利用水在超临界状态下的特殊性质使其在无害化资源化处理造纸黑液时具有独特的优势。回顾了近年来造纸黑液超临界水气化制氢与高附加值化学品回收的进展，介绍了制氢反应机理，系统总结了温度、压力、浓度、停留时间和催化剂等因素对黑液超临界水气化制氢的影响，介绍了造纸黑液里各类有用无机盐在超临界水条件下的反应、分离回收及造纸黑液超临界水气化反应装置的发展现状。针对现存问题对造纸黑液超临界水气化制氢和资源化无害化处理回收有用成分进行了展望。

解耦燃烧原理最早于1995年被用于烟煤的低氮无烟燃烧，其通过分离燃料热解与半焦燃烧，打破两反应在传统燃烧方式中的耦合作用，并通过重构热解挥发分与半焦的燃烧反应，实现挥发分完全燃烧的同时有效还原燃烧生成的NO _x。基于此方法的燃烧技术在1997年被定义为“解耦燃烧”。本文围绕固体燃料解耦燃烧高效低氮化原理、燃烧过程反应重构原则和反应过程定向调控关键要素，综合总结近三十年在煤炭与生物质解耦燃烧基础研究、技术开发、民用及工业燃烧典型应用及其实现的燃烧强化效果等方面取得的主要进展。解耦燃烧耦合其他诸如燃料再燃、燃料或空气分级燃烧、流态重构燃烧等先进燃烧技术可以进一步提高燃烧效率，降低空气污染物排放。解耦燃烧技术特别适合高含水燃料，对创新低阶煤和有机废弃物等的高效低氮燃烧新技术具有重要的科学意义和应用价值。

碱金属离子在商品化石墨负极材料的嵌入/脱出过程中会发生较大的体积膨胀，导致容量衰减快、倍率性能差等问题。木质素衍生炭材料具有原料丰富、经济、制备工艺简单及结构可控等优点，作为碱金属离子电池负极表现出较高的容量、较好的倍率性能和循环稳定性。木质素衍生炭材料在过去十多年中取得了一些研究进展。基于此，简要介绍了碱金属离子电池碳材料负极的储能机理及特点，系统综述了木质素衍生炭材料在碱金属离子电池负极材料中的最新研究进展，重点总结了其合成策略、结构特征、储存机理以及其电化学性能等，指出了层间距调控、碳层排序和表面功能化与电化学性能之间的构效关系。此外，拓展概述了木质素衍生炭材料的发展前景和面临的挑战，为木质素衍生炭材料的下一步研究和开发提供参考。

光控手性分子开关结合到液晶材料体系中，可以有效利用其光诱导的手性变化，实现远程光刺激液晶材料的自组装螺旋超结构。二芳基乙烯（DAE）是一类新型的、有前景的光致变色分子，作为智能光响应开关，在手性向列相液晶材料体系中表现出优异的性能。本文重点围绕结构设计，总结了一系列具备不同螺旋扭曲力（HTP）的手性DAE分子及其在液晶自组装螺旋结构中所产生的特定性能，如光可逆宽范围调控和光控手性反转。该类光控DAE手性向列相液晶体系在手性调控、光学显示、可调谐激光等领域具有巨大的应用潜力。最后讨论了该领域面临的挑战和机遇，并指出了未来可能的发展方向。

高比能的锂电池系统广泛应用于储能与动力电源，电池系统的故障诊断技术是其安全、长效工作的重要保障。但锂电池化学性质特殊，故障类型难以识别，增加了电池系统的安全风险。为提高故障诊断与类型识别的准确性，提高电池系统安全性，需要认识发生不同故障时的电、热、化学特征。综述了电池系统的故障类型，并系统地总结和分析了电池系统单电池、连接、传感器等故障的电、热、化学信号特征。提出了内部电化学参数是可靠判别传感器故障与各种电池早期故障的关键特征，电化学阻抗谱是获取内部特征参数的有效方法；从电压波动性出发，电流与电压相关系数是判别传感器故障与连接故障的关键；此外，电池系统的特殊连接结构也是区分不同故障的重要手段。

CO₂与乙烷反应是实现碳减排目标、利用非常规能源的重要手段，符合国家重大需求和国际学术前沿。其中，二氧化碳通过“活性氧”机理、“晶格氧”机理以及“反应耦合”机理促进乙烷的活化。通过催化剂设计选择性地断裂C—H/C—C键，可以实现反应定向地按照两条路径进行——乙烷干重整反应（DRE）和乙烷氧化脱氢（ODH）。综述了DRE和ODH两类反应的热力学、反应物活化机制和催化剂研究进展，分析了催化剂均存在产物选择性低、易烧结、积炭问题的主要影响因素以及催化剂设计和改进策略，并对该研究未来的发展方向进行展望。

膜法二氧化碳分离具有无相变、低能耗等优势，在碳捕集和气体净化等领域具有极大的潜力。膜分离是一种基于组分渗透速率差异的分离过程，其中，气体组分的物化性质差异是实现分离的前提，而膜材料有效识别组分的差异则是高效分离的关键。烟道气、天然气、合成气是最典型的三种二氧化碳分离体系，组成以及操作条件都存在显著的不同。膜材料的设计，既要充分利用组分的性质差异，进行功能基团和聚集结构的针对性设计，实现高分离性能，又要充分考虑操作条件的特殊性，保证良好的分离效率、耐受性和操作稳定性。以二氧化碳分离膜的渗透传质机理为基础，结合不同体系的组成差异和操作条件差异，综述近年来二氧化碳分离膜材料的研究进展，并对未来的研究方向以及瓶颈问题进行展望。

基于可再生能源电力将二氧化碳电化学还原（CO₂RR）为高价值化学品是实现二氧化碳资源化利用的有效途径。催化剂和电解质组分对界面微环境的调控共同决定了CO₂RR的催化性能。尽管在高性能催化剂的设计及制备方面已取得了实质性进展，但电解质组分对界面局部催化环境的影响，以及对CO₂RR反应过程的优化机理还未得到充分认识。综述了电解质组分对CO₂RR界面微环境调控的研究进展，重点围绕电解质中阳离子、阴离子、溶剂、配体以及添加剂等开展讨论，包括电解质组分对界面化学环境的影响，如界面电场、局部pH、偶极-场作用和界面水结构等，揭示电解质调控的反应机理，以及在改善催化性能中的重要作用。本文从电解质调控角度出发，为设计高催化性能电解体系提供新的研究思路，推动CO₂RR领域发展。

采用合成气生物发酵法制乙醇具有反应条件温和、产物选择性高、原料来源广泛、低碳可持续发展等优势，是一种具有前景的可再生能源新型生产工艺。文章综述了合成气发酵法制乙醇的微生物种类及对应的适宜操作条件，分析了合成气发酵法制乙醇的Wood-Ljungdahl代谢途径；总结了合成气的广泛来源；分析讨论了过程工艺参数如合成气组成及压力、pH、温度、培养基组分、气液传质对合成气发酵的影响；指出合成气发酵法制乙醇面临的底物传质性能差、乙醇收率低等关键问题，比较了典型反应器在传质方面的差异，归纳了传质强化方法；总结了合成气发酵法制乙醇的工业化进展， 并提出了未来的发展方向。

塑料催化热解技术可定向或联产制备低碳烯烃、单环芳烃、碳纳米管（CNTs）和氢气等能源产品，其调控过程简单，且产物选择性好、附加值高，因而受到了广泛的关注。在较短的停留时间（＜1 s）和较高的反应温度（＞800℃）下，塑料热解可得到较高产率的烯烃单体，而芳烃产物的形成更依赖催化剂的酸位点和孔结构。Fe、Co、Ni基催化剂可将塑料热解产生的含碳挥发分转为CNTs和富氢气，其CNTs产率和氢转化效率可分别达到30%（质量）和90%以上。总结了塑料催化热解制备高附加值能源化工产品的研究进展，讨论总结了温度、停留时间、催化剂等因素对产物分布和品质的作用机制，并对各类产物形成机理和制备方法分别进行了回顾与展望。

微反应器一般是指特征尺寸为微米至百微米级的微型反应器，是微化工系统的核心设备之一。与传统的釜式反应器相比，微反应器在危险或易燃易爆产品的合成过程及快反应过程中体现出独特优势。凭借其优异的传热传质性能，微反应器技术使这些危险化工过程变得更精准、更高效、更安全，具有重要的工业应用价值，也是化工领域的重点发展方向之一。本文主要介绍了近年来微反应器技术在医药、农药、染颜料合成等精细化工领域的进展，重点综述了在霍夫曼重排、环加成、重氮化和偶合、烷基化、氮氧化等典型“强放热快反应”有机合成方向的研究进展，并展望了其发展前景。

酚醛泡沫因兼具优异的保温性能和阻燃性能在工程领域得到广泛应用，但其经高温燃烧后质量残留率很低，炭层疏松、强度低，离开火焰后还易出现阴燃现象。目前有关酚醛泡沫燃烧行为的研究大多集中在如何进一步提高酚醛泡沫塑料的阻燃等级或在改善其脆性的同时不降低固有的阻燃性能，还未见关于酚醛泡沫燃烧全过程行为的综述报道。文章介绍了酚醛泡沫在明火燃烧和阴燃状态的燃烧行为，分析了影响酚醛泡沫燃烧行为的因素，并总结了现有酚醛泡沫阻燃研究的进展。目前酚醛泡沫的燃烧行为及阻燃研究主要集中在泡沫的明火燃烧，对酚醛泡沫阴燃问题的研究重视不足，缺乏针对酚醛泡沫燃烧全过程的行为和机理探究。因此，提出应加大对酚醛泡沫阴燃行为的研究投入，注重对酚醛泡沫燃烧全过程的机理探索与阻燃方案研究，设计并研发出解决酚醛泡沫燃烧全过程问题的有效途径。

抑制锂枝晶生长是锂金属电池中亟需解决的关键问题之一。电极表面涂覆石墨烯可以有效抑制锂枝晶生长。然而，目前对石墨烯层间距影响锂枝晶生长的机制尚不明晰。采用第一性原理计算方法从吸附和扩散两个角度考察了石墨烯层间距对锂枝晶生长的影响。结果表明，石墨烯的层间距为0.45 ~ 0.55 nm时，电极表面对锂原子的吸附较弱，锂原子扩散性能最好，有利于抑制锂枝晶的生长。若小于该层间距，锂原子在层间的扩散较难。反之，锂原子则会在石墨烯层上吸附聚集，导致锂枝晶的快速生长。此外，在最佳层间距下，B掺杂和N掺杂改性的石墨烯，能促进锂原子在石墨烯层间的扩散，避免锂的不均匀沉积，从而抑制锂枝晶的形成。

采用密度泛函理论（DFT）研究了氧化剂高氯酸铵（001）、（210）、（011）、（201）四种晶面的表面能并对其进行从头算分子动力学（AIMD）模拟，测试其稳定性。基体组分甲苯二异氰酸酯（TDI）、三羟基甲基丙烷（TMP）、三氟化硼三乙醇胺络合物（T313）在氧化剂晶面的吸附能同样由DFT进行计算。针对基体和氧化剂之间的相互作用进行了化学理论分析，最后选取吸附物和晶面相互作用最强的T313-AP（201）体系，模拟其分子电子结构并观察原子间的电荷转移情况。通过多种理论方法在分子尺度上揭示键合剂（T313）与氧化剂（AP）的作用机制，证实老化过程中产生的关键产物来源。

以碳酸钙水相合成为模型反应，借助对流动反应过程的放大观测，从沉淀悬浮液的流变特性分析了液相沉淀反应在毫米级管式微通道中的流动行为特征以及通道堵塞的过程机理。结果表明，碳酸钙-水悬浮体系的黏度在低剪切速率下随固含率的增加而飙升，而反应通道堵塞的本质可归因于在壁面和流动主体区形成了固含率较高的局部高黏区，使流动性严重恶化。提高反应的流速加快了壁面沉积层和沉淀颗粒团聚体的形成，反而加快了堵塞；其中团聚体的形成远快于沉积层的积累，使团聚体的“架桥”虽晚于沉积层出现，却成为管路堵塞的主要因素。基于破坏流动壁面和主体的局部高黏区，设计了两种新型的微通道反应器模型，有可能为解决反应通道堵塞这一难题提供新的思路。

气液固微型流化床兼具微流控系统和宏观流化床的优点，具有潜在的工业应用价值，但是，其应用基础研究十分缺乏。采用床径为1.6、2.0、2.4 mm的微型流化床，平均粒径为160、190、220 μm的玻璃珠，以NaOH水溶液吸收CO₂气体为气液传质研究物系，在三相流动研究的基础上，考察了表观气速、表观液速、床径、粒径等对三相微型流化床气液体积传质系数的影响。结果表明：给定其他条件，增加表观气速和表观液速，均使气液体积传质系数增大；表观气速主要改变气含率和气液相界面积，而表观液速主要改变液相传质系数；床径减小，气液相界面积和气液体积传质系数都有所增加；在气液两相微型鼓泡塔中加入固体颗粒，形成三相分散鼓泡流型，当其固含率在0.15~0.30范围内，可显著增强气液传质，其气液体积传质系数是气液微鼓泡塔的1.1~1.5倍；与宏观流化床相比，相同条件下微型床的相界面积为它的5~10倍，是微型流化床具有更大体积传质系数的主要影响因素。

在湍流状态Re=2640~17600下，采用恒热通量传热实验与数值模拟相结合的方法，系统研究Reynolds数Re和交错角对Ross LPD型静态混合器内湍流流动与传热性能影响，采用Nusselt数、Darcy摩擦系数、综合传热系数、速度场与温度梯度和压力梯度协同角等参数评价混合器内传热强化性能；基于CFD与LPT相耦合分析混合器内流体微元拉伸率。研究结果表明：SST k-ω模型预测Ross型静态混合器湍流阻力及传热结果与实验结果具有很好一致性；Ross混合器流场内形成与流场尺度较为接近的纵向涡，其涡心在圆形截面与半圆形截面中心间周期性迁移，横截面内湍流分散混合效率是Kenics的3.36~1.72倍；当Re>7040时，Ross LPD综合传热性能明显优于KSM；当叶片夹角为30°时，综合传热性能系数具有最大值；Ross LPD内插件具有高效低阻的技术优势和结构改进潜力。

利用大涡模拟（LES）方法研究了撞击流反应器内流场涡特性，分析撞击区域流体流动特征。改变进口速度、喷嘴间距，讨论流场速度、涡量和平面涡能量分布规律，并分析了流场流型、涡演化过程和涡核形式。在反应器内靠近撞击驻点的涡尺寸小、脉动性高，随着撞击距离的增加，流体速度逐渐减小，涡影响范围变大。平均涡量和平均涡能量随进口速度的增加，先增加后减小。结合Q判据分析了反应器内涡的演化过程和流体流型。根据径向射流涡的演变过程，得到径向射流两侧涡演化的周期，在0.15~0.20 s之间。撞击区的涡结构主要为马蹄涡和肋状涡，在出口位置存在涡环。研究结果为深入分析撞击流反应器流体运动规律和优化反应器提供了理论参考。

以Lightnin静态混合器（LSM）内水-空气气液两相体系为研究对象，在连续相水表观速度U_L=0.071~0.127 m/s和离散相空气表观速度U_G=0.007~0.042 m/s的条件下，研究内径100 mm的LSM内气液两相湍流流动阻力与气泡分散水动力学行为。使用分辨率为1920×1080的高速相机Revealer-2F04M采集混合器内不同轴向窗口的气泡群演化过程。结果表明：当U_L<0.085 m/s和U_G=0.025~0.042 m/s时，LSM内的流型为泡状流。随着气泡群流经混合元件数的增加，气泡群的Sauter平均直径d₃₂逐渐减小。当液体表观速度U_L≤0.085 m/s时，Sauter平均直径d₃₂随气体表观速度的增加先减小后增大；U_G =0.028 m/s时d₃₂达到局部最小值，53%的气泡直径d_B/D₀在0.02~0.05范围内。Sauter平均直径、内径与无量纲停留时间τ之间的关系满足d₃₂/D₀=0.031τ^-0.14We^-0.41。平均气含率α的增大显著增加了单位体积内气泡数量密度，加剧气泡与元件表面碰撞频率，增大旋涡二次流强度，导致摩擦系数显著降低；采用Lockhart-Martinelli方法对实验数据回归，得到气液两相流压降预测常数C的关联式：C=5.26×10⁵U_G^-0.91/Re^0.74。

电化学催化还原二氧化碳是一种有效的能源储存手段。探索具有高乙烯选择性和高产率的高效电催化剂是非常必要的，但仍然具有挑战性。通过对金属有机骨架（Cu-BTC）的简单碳化制备了多孔Cu-Cu₂O/C催化剂，用于高效且选择性地电催化CO₂还原为C₂₊产物。碳化的MOF表现出优异的还原CO₂为C₂₊的性能，在电位为-1.3 V（vs RHE）时，C₂₊的最大法拉第效率（FE）为47.8%，其部分电流密度为4.33 mA·cm^-2。研究表明，较低的碳化温度有助于保留Cu-MOF的形貌，抑制活性金属位点团聚，而多孔特性也能提升其电化学活性面积，进而提高其对CO₂电化学还原为C₂₊产物的性能。

为了提高Cu/ZrO₂催化剂在二氧化碳加氢制甲醇中的催化活性，制备了一系列不同Si/Zr的Si-ZrO₂载体并负载5%（质量分数）Cu得到了Cu/Si-ZrO₂催化剂。对所制备的催化剂进行了X射线衍射（XRD）、N₂物理吸脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、二氧化碳程序升温脱附（CO₂-TPD）及高分辨透射电子显微镜 （HRTEM） 的表征。结果表明，Si的掺杂使得Cu/ZrO₂体系获得了稳定的晶相，大的比表面积和更多的碱性位点，尤其是中强碱性位点，同时产生了更多的氧空位，促进了CO₂的吸附和转化，因此得到了更高活性的催化剂。当Si与Zr的摩尔比为0.2时，在质量空速为6000 ml·g^-1·h^-1，温度为220℃、压力为3.0 MPa，V（H₂）∶V（CO₂）=3∶1（体积比）条件下，催化剂的CO₂转化率为4.6%，CH₃OH选择性为85%。

三硝基间苯三酚（TNPG）是重要的医药中间体，通常以间苯三酚（PG）为原料，在间歇反应釜中经硝化合成。该工艺存在反应时间长、能耗高、安全性差等问题，亟需开展新型连续合成工艺研究。在超声微反应器中开展了PG混酸硝化过程研究，通过引入超声解决微通道中高黏流体混合差和固体产物易造成通道堵塞的难题，实现TNPG连续合成并大幅缩短了反应时间。此外，基于对原料和产物的质谱等分析，初步探讨了反应路径和行为特征。在优化工艺条件下（PG浓度：1.0 mol/L；硝酸与PG摩尔比：4；反应温度：40℃；停留时间6~10 min），TNPG收率可达80%，固体纯度大于98%。

以\mathrm{1,3}-二(1-羧乙基)咪唑盐(HL)和Zn(NO₃)₂·6H₂O反应合成二维配位聚合物[Zn(L)₂] _n (Zn-L)，产物再与K₂PdCl₄在四氢呋喃溶液中反应引入氮杂环卡宾-钯（NHC-Pd）催化位点，制得催化剂NHC-Pd@Zn-L，并通过PXRD、TGA、ICP、SEM、EDS和XPS进行表征。结果表明，NHC-Pd@Zn-L具有良好的热稳定性且修饰后晶体的框架结构没有发生变化，Pd以NHC-Pd的形式结合在Zn-L中，并均匀分散在配位聚合物中。将NHC-Pd@Zn-L用于催化Suzuki-Miyaura交叉偶联反应，当以苯硼酸和溴苯为底物，催化剂用量为15 mg，乙醇为溶剂，碳酸钾为碱的条件下60℃反应6 h，产率达到>99%，而且催化剂易于回收并可循环使用3次。

采用水热法在不同pH条件下制备了一系列MnO₂基催化剂，通过XRD、SEM、N₂吸脱附等手段对其进行了表征，并评价了它们对甲苯催化氧化反应的催化活性。表征结果表明，不同的pH本质上改变了s反应溶液的初始H⁺浓度，从而影响了所得样品的结晶环境，并赋予它们不同的晶相。甲苯的催化氧化评价结果表明，催化剂的催化性能与α-MnO₂的含量密切相关。当pH=11时所得到的MnO₂-11催化剂，具有最大的比表面积和最多的缺陷结构，使其具有最佳的催化活性（T₅₀=245℃和T₉₀=256℃）和优异的循环稳定性。

采用低温油浴的方法，制备出具有“Type Ⅱ”异质结构的In₂O₃/Ag:ZnIn₂S₄复合材料光催化剂。使用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）以及光电化学测试（PEC）等技术对物相、形貌结构、元素化合状态、光响应特性等方面进行探究。在可见光照射下进行光解水制氢和光降解甲基橙（MO）实验来评价光催化剂的光催化活性，结果表明，粉末状光催化剂 In₂O₃/40.0%（质量分数）Ag:ZnIn₂S₄的光催化制氢速率达到 21.85 μmol·h^-1，约是In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄的57.5倍和1.5倍。在可见光下的降解MO实验中，In₂O₃/40.0% Ag:ZnIn₂S₄光降解速率为0.3466 min^-1，分别约是In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄的105倍和2.1倍。这主要归因于In₂O₃和Ag:ZnIn₂S₄之间形成的“Type Ⅱ”异质结构，促使光生载流子的快速迁移和分离。

调整禁带宽度和抑制光生电子-空穴对复合是提高Bi₂O₃半导体光催化性能的重要途径。首先采用溶液合成和热处理法成功制备了SiO₂@Bi₂O₃核壳微球，研究了投料比、热处理温度等因素来调控核壳组成和包覆效果。为提高光催化活性，采用Cl掺杂改变SiO₂@Bi₂O₃核壳微球壳层的结构、形貌与组成，通过XRD、SEM、TEM等方法确定了微球壳层为BiOCl-Bi₂₄O₃₁Cl₁₀复合物。调整摩尔比、氨水和NaCl用量等参数，优化SiO₂@BiOCl-Bi₂₄O₃₁Cl₁₀核壳微球的均匀包覆效果，大幅提高了对罗丹明B（RhB）的光催化降解效率。在此基础上，阐述了SiO₂@Bi₂O₃核壳微球的形成机理和SiO₂@BiOCl-Bi₂₄O₃₁Cl₁₀核壳微球的光催化降解机理。

传统核独立成分分析（KICA）依据特征值的大小进行降维，但是特征值大并不一定取得的信息熵贡献度也是最大的。针对这个问题，提出一种基于核熵独立成分分析（KEICA）的故障检测方法。将训练数据集投影在高维核空间，通过对数据信息熵的贡献大小选取核主成分，并建立独立成分分析（ICA）模型。对训练样本求{\mathit{I}}^{\mathrm{2}}和\mathrm{S}\mathrm{P}\mathrm{E}统计量，并利用核密度估计计算统计量的控制限。计算测试数据对训练数据的核矩阵，将其投影在ICA模型上并计算测试样本的统计量，统计量超出控制限的样本即可被识别为故障样本。将该方法用于非线性数值例子和Tennessee Eastman（TE）过程的故障检测，并与传统的核主成分分析（KPCA）、核熵成分分析（KECA）和KICA方法进行对比，表明KEICA的监测效果优于其他三种方法。

目前润滑基础油主要来源于石油资源，基于我国富煤贫油的现状，开发煤基原料合成润滑基础油的工艺路线具有重要意义。以煤化工过程产生的多环芳烃（苊）和烯烃为原料，以离子液体（[Et₃NH][Al₂Cl₇]）为催化剂通过烷基化反应探索了高黏度润滑基础油的合成。通过调控烯烃（己烯或辛烯）和苊的反应比例，合成了四种不同组成和结构的多烷基苊基础油，通过GC和GC-MS对其成分进行了分析。对不同油品的物化性能指标进行表征，揭示了产物组成结构和性质的关系，烷基苊基础油具有高的黏度（10.1~19.5 mm²·s^-1，100℃）、苯胺点（<63℃）和起始氧化温度（>190℃）；同时，烷基苊作为润滑基础油表现出优良的摩擦学性能，且随着苊环侧链烷基化程度的增加，其抗载荷能力会增强。

谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）是体内一种重要的抗氧化酶，对GPx的人工模拟能够拓展其体外应用，利用生命体内天然pH差异实现响应的pH敏感性GPx人工酶更是有着广泛的潜在应用。然而目前制备的pH敏感性GPx人工酶普遍存在活性较低的缺点，本文设计合成了同时含有高活性GPx催化中心和两个伯胺基团的乙胺单碲醚分子，酶促反应动力学的分析结果表明其二级反应速率常数高达10¹ L·mol^-1·min^-1数量级。pH=6时，乙胺单碲醚分子能够与葫芦[6]脲分子（CB[6]）组装形成分子机器，此时活性中心被包埋于CB[6]的疏水空腔之中，仅能展现出（0.04±0.02）μmol·min^-1·μmol^-1的活性；pH=7时，分子机器部分分解，能够展现出高达（0.35±0.06）μmol·min^-1·μmol^-1的活性。因此，通过调控体系pH在6和7之间变化，借助分子机器的组装及部分分解调控人工酶活性的关闭与开启，从而构建了高活性的pH敏感性GPx人工酶。

为了有效利用菱镁矿浮选尾矿废弃物，提出以其为原料，在不添加任何物质、不经过高压压制成型的条件下直接烧制同时制备优质镁橄榄石和烧结镁砂的技术路线，并在高温管式炉中对其可行性进行了实验研究。通过对不同反应温度和时间条件下制备的样品进行XRD和SEM-EDS表征和分析，确认新技术路线不仅可行，并且还具有反应速度快、产品质量优等优势。当反应温度为1400℃及以上时，原料中的SiO₂在数分钟之内全部转化，产物镁橄榄石和烧结镁砂晶体发育良好。研究结果对进一步开发菱镁矿浮选尾矿废弃物高效利用新技术提供有力支持。

锂硫电池凭借高理论能量密度和高理论比容量的优势成为极具发展前景的储能设备。然而，单质硫和硫化锂的绝缘性、放电过程中产生的体积膨胀及多硫化物溶解导致的“穿梭效应”等问题，限制其商业化发展。为解决上述问题，采用低温液相法合成中空硫球（HS），通过水热法制备纳米花状MoS₂/还原氧化石墨烯（MoS₂/rGO），随后将MoS₂/rGO包覆在HS表面获得HS-MoS₂/rGO复合正极材料。利用XRD、SEM、TEM、XPS等对该材料的晶体结构、形貌等性质进行表征，采用循环伏安法、交流阻抗法以及恒流充放电对复合正极进行电化学测试。研究表明，MoS₂/rGO对多硫化物具有强吸附能力和高催化活性，能够有效限制多硫化物的穿梭；同时硫球的中空结构能够缓解体积膨胀，保持正极结构稳定。HS-MoS₂/rGO正极展现出优异的倍率性能和循环稳定性。

利用实验室小型流化床装置，通过改变CO₂、H₂O浓度得到不同品位菱镁矿的轻烧产物，通过分解率、吸碘值、XRD、BET、SEM对轻烧产物的理化性质进行表征，研究了轻烧气氛中CO₂、H₂O含量对产物活性的影响。结果表明，在原料分解完全时，产物的活性由微观结构决定；增大CO₂浓度，轻烧产物的吸碘值逐渐降低，晶粒尺寸由小逐渐变大，表面结构由多孔变为少孔，说明CO₂的存在降低了产物活性；增大H₂O浓度，轻烧产物的吸碘值会逐渐降低，比表面积由大变小，表面结构由疏松多孔变得致密光滑，H₂O通过促进氧化镁的烧结来抑制产物的活性；相同工况下，高品位的菱镁矿轻烧产物活性高于低品位。

开发高性能阳极材料对于固体碳为燃料的固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cells， SOFCs）的发展意义重大。本文研究了原位析出Fe以及FeNi合金的PrBaFe₂O_6-δ （PBF）基层状双钙钛矿材料在SOFCs中的应用。通过溶胶-凝胶法制备了Ni掺杂的 (PrBa)_0.95Fe_1.7Ti_0.2Ni_0.1O_6-δ （PBFTN）阳极材料。XRD表明合成的材料呈现钙钛矿结构且在阳极还原性气氛下保持稳定。XRD、SEM、TEM、XPS结果表明在还原性气氛下材料表面析出大量均匀分布的纳米金属颗粒。当采用纯的纳米活性炭为燃料时，电解质支撑型的以PBFTN为阳极的单电池在800℃下实现了698 mW·cm^-2的最大功率密度，性能十分优异，表明其是一种具有潜力的SOFCs阳极材料。

由下行床热解和提升管（或输送床）气化组合形成的流化床两段气化将煤气化反应过程解耦为煤热解和半焦气化两个反应阶段，热解产物完全进入气化反应器，利用其中的高温环境和输送的半焦催化作用分别实现焦油的热裂解与催化裂解，完成低焦油气化。利用该流化床两段气化的10 kg/h级实验室工艺实验装置，以榆林烟煤为原料、水蒸气/氧气作为气化剂，变化过量氧气系数ER、蒸汽炭比S/C、热解及气化温度等参数，研究水蒸气/氧流化床两段煤气化制备低焦油合成气的特性。结果表明，流化床两段气化系统可实现稳定运行（实验3 h以上），在ER=0.36和S/C=0.15时，热解和气化的代表温度分别稳定在735℃和877℃，合成气的CO、CO₂、H₂、CH₄、C _n H _m 和N₂含量分别为14.33%、10.07%、18.39%、9.89%、1.82%和45.50%，相应的合成气产量达到1.8 m³/kg，低位热值8.99 MJ/m³，焦油含量0.437 g/m³，展示了制备低焦油合成气的技术特征。对于实际的长时间连续运行，更高的气化温度将使流化床两段气化具有更好的低焦油特性。

燃用生物质的CFB锅炉的尾部受热面上容易出现严重的积灰问题，严重影响换热并可能导致停炉等问题。惯性碰撞是引起生物质锅炉积灰的主要机理，而温度通过影响灰中熔融质所占的比例，进而影响积灰程度。采用加热熔融的石蜡与循环灰的混合物来模拟真实的高黏性飞灰，并搭建了冷态积灰实验台。发现石蜡与循环灰的熔融物可以快速地黏附在受热面上，大大缩短了实验时间。通过图像处理得到沉积厚度随时间的变化情况，沉积过程的生长趋势与真实生物质积灰实验一致。在冷态下实验发现，随着熔融质比例、烟气速度、颗粒粒径的增加，积灰程度呈上升趋势，为生物质锅炉的设计和运行提供了一定的参考依据。

基于超酸催化聚合机理制备了含咔唑片段的聚合物主链结构，并通过调控季铵化反应中N-甲基哌啶单体的用量，得到了不同哌啶离子含量的阴离子选择性分离膜。通过核磁共振氢谱证明了聚合反应和季铵化反应顺利进行。热重和动态机械分析的测试结果表明膜具有优异的热稳定性和力学性能。通过电渗析 （ED） 测试膜的阴离子分离性能，结果显示离子通量和选择性均优于商业膜Neosepta ACS。在NaCl/Na₂SO₄体系中，QPC-Pip-60的Cl^-通量可达3.24 mol·m^-2·h^-1，选择性可达11.6。在NaOH/Na₂WO₄碱回收体系下，良好的微相分离结构使得OH^-通量可达3.59 mol·m^-2·h^-1，选择性最高为70。长时间稳定性测试和碱稳定性测试结果表明所制备的系列膜具有优异的循环稳定性和耐碱性能。

镍基复合超级电容器电极材料如镍钴复合氢氧化物，由于其比电容大、循环性能好等优点受到了电化学界的广泛关注。相比于纯Ni(OH)₂，镍钴复合氢氧化物材料由于过渡金属元素之间的协同作用，其电化学性能一般会更佳。但是镍钴复合氢氧化物材料的性能与其颗粒内部的组分分布均匀性有很大关联，而组分分布又依赖于沉淀反应时反应器内的微观混合均匀程度。将微观混合性能优良的微撞击流反应器（MISR）应用于镍钴复合氢氧化物材料的共沉淀制备，结果表明MISR能够显著改善镍钴复合氢氧化物材料的颗粒粒径、尺寸分布、团聚程度以及电化学性能：三电极体系测试下，所制备材料的初始比电容为1548.0 F/g，1000圈充放电循环后电容保持率为106.0%；二电极体系测试下，器件的初始比电容为30.6 F/g，1000圈循环后电容保持率为75.6%。

金霉素（CTC）的滥用给自然环境和人类健康带来了严重的不良影响。建立了一种简便、经济、高效的CTC分子印迹电化学传感器。该传感器的分子印迹膜由邻苯二胺在还原型氧化石墨烯-聚乙烯亚胺复合物（RGO-PEI）修饰的玻碳电极上电聚合而成。采用扫描电子显微镜、红外吸收光谱和紫外可见吸收光谱对RGO-PEI复合材料进行了表征。RGO-PEI复合材料的高比表面积和丰富的氨基基团提高了该传感器检测的灵敏度和稳定性。在优化条件下，该传感器对CTC浓度响应的线性范围为（5.0 × 10^-7）~（1.0 × 10^-4）mol/L，检测限为 1.67 × 10^-7 mol/L （信噪比，S/N=3）。此外，该传感器对卡那霉素、土霉素和盐酸多西环素等干扰物质的响应很小，可用于实际样品中CTC的检测，回收率为102.7% ~ 104.7%，是一种简单、高效的电化学方法。

为高效制备织构压电陶瓷，以球状Pb(Ni_1/3Nb_2/3)O₃-PbZrO₃-PbTiO₃ (PNN-PZT) 为基体粉体，片状BaTiO₃ （BT）为模板粉体，采用光固化成型技术代替传统流延技术制备织构压电陶瓷。研究了粉体形貌对打印浆料流动性的影响、浆料的光敏参数以及不同BT含量织构陶瓷的晶体结构和电学性能。结果表明，球状粉体浆料具有低黏度的特性，能够有效提高打印浆料的固含量，最大固含量可达86%（质量）。此时陶瓷浆料的临界曝光量与透射深度分别为127.5 mJ/cm²和21.1 μm。打印后的PNN-PZT-BT陶瓷沿[00l]_c方向生长，BT模板粉体含量从1%增长到5%，陶瓷的织构度由42%增到92%。当BT含量为3%时，样品具有最高的压电常数d₃₃=1047 pC/N。与传统的流延法相比，SLA技术的工艺优势在于制备周期短，稳定性高，能够有效降低织构陶瓷的制备难度。