喷雾冷却是一种高效的散热手段，广泛应用于高热通量电子元器件的热管理。近年来，喷雾冷却引起了极大的关注，其换热能力得到了显著的提升。特别地，新型微纳米表面的开发极大地促进了喷雾冷却传热的发展，丰富了喷雾传热强化的机理研究。因此，本文全面系统地总结了喷雾冷却的最新研究成果，讨论了喷雾换热的强化机理，从传热表面特性，工作介质以及喷嘴参数等多个方面讨论了喷雾冷却换热的关键影响因素。最后，进一步探讨了喷雾冷却抑制Leidenfrost现象的机制，并对喷雾冷却未来研究方向进行了展望。

热化学储热由于能量密度高，材料适宜于长时储存和远距离运输，成为高效储热新兴的研究热点。钙基材料热化学储热成本低且无毒无污染，具有广阔应用前景。总结了目前热化学储热的主要体系及分类，针对中高温钙基热化学储热技术从材料改性、反应器设计及系统集成应用三个层面的研究进展进行综述。探讨钙基热化学储热技术研究中面临的挑战与机遇，并对今后的研究与发展方向提出了建议。

随着工农业发展，越来越多的卤代污染物被排放到环境中。鉴于卤代污染物高毒性及强稳定性的特点，如何高效地去除环境中卤代污染物成为国内外学者关注的焦点。厌氧生物处理因为其绿色高效的特点，近年来常被用于去除环境中的卤代污染物，其中微生物胞外电子传递是影响脱氯效率的重要因素。铁基导电材料比表面积大，导电性强，而且能够提高脱卤相关菌的微生物活性，可强化胞外电子传递过程，加速厌氧脱卤效率的同时提高甲烷产量。本文综述了铁基导电材料强化厌氧脱卤的研究现状，重点对铁基导电材料促进电子转移机制进行了论述。探讨了目前铁基导电材料相关研究存在的问题，并对铁基材料促进厌氧脱卤的研究方向进行了展望。

N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为生产锂电池的必备溶剂，需求量逐年攀升。然而在锂电池生产后期NMP以废气形式排出，将会造成环境污染和资源浪费。用水吸收NMP废气形成相应溶液是一种有效的回收方法，进而将NMP溶液回收利用可以降低锂电池生产成本，促进锂电行业绿色可持续发展。相较于蒸馏等传统工艺，采用渗透汽化技术回收NMP废液具有能耗低、高效、环保等优势。从渗透汽化膜分离技术的优势和机理展开，系统总结了用于回收NMP废液的渗透汽化膜材料和分离工艺，通过比较不同膜材料和工艺的应用范围及分离效果，指出了其相应的优缺点和适用场合，为NMP的有效利用提供合理的参考。对渗透汽化技术用于NMP回收面临的挑战进行讨论并对发展前景做出展望。

HFO类新型环保工质具有很低的全球变暖潜能，但受限于热工性能且具有可燃性。含HFO的混合工质可实现优势互补，具有良好的应用前景。气液相平衡是混合物最基本的热力性质，其理论模型极为重要。选取PR状态方程，vdW、HV、WS三种混合规则和NRTL、Wilson两种活度系数模型，构建了PR-vdW、PR-HV-NRTL、PR-WS-NRTL和PR-WS-Wilson共4套理论模型，对HFC+HFO、HC+HFO、CO₂+HFO类二元体系气液相平衡的计算性能进行了比较和评价，并进一步分析了模型对含超临界组元体系的计算效果和对三元体系相平衡预测能力。结果表明PR-vdW模型计算性能稳定，对大多数体系计算性能优良；PR-WS-NRTL模型和PR-WS-Wilson模型性能优秀，但预测混合体系临界轨迹线和三元相平衡时稳定性不够好，PR-HV-NRTL模型预测三元相平衡时性能良好。

渣油由于自身的黏度大和流动性差制约其加工和运输，所以渣油高黏度的来源成为探究的关键。本研究把不同渣油分离成SARA（饱和分、芳香分、胶质、沥青质）四个组分并进行黏度和分子组成的关联研究。研究结果表明：从组分含量来看，渣油黏度影响的灰色关联顺序为：沥青质>饱和分>胶质>芳香分。饱和分黏度远小于渣油的黏度，说明饱和分是渣油体系主要的稀释剂。从组分分子层次来看，发现饱和分的黏度贡献主要来源于环烷烃的贡献，环数越多对饱和分黏度影响越大。芳香分的黏度贡献主要来源于N1O1类和N1类化合物的分布。除了金属元素Ni及Fe元素，胶质黏度很大程度受O1类化合物的影响。

采用反应分子动力学模拟的方法，选择苯、甲苯和苯乙烯作为代表性VOCs组分，分析其在不同温度下发生热解和氧化的反应特性，获得其总包动力学参数，并应用于VOCs在蓄热氧化装置(RTO)中的CFD模拟。芳烃类VOCs的初始热解步骤主要发生脱氢、脱侧链和开环反应，生成对应支链结构的小分子烃类和苯，而氧化过程则直接生成CO、H₂O以及少量的烃类。不同VOCs的热解与氧化反应速率存在显著差异，动力学分析表明，使用一级反应假设适用于描述VOCs热解及氧化初始阶段的反应过程。CFD模拟表明，提高入口温度可以显著提升VOCs的转化效率，而在同等VOCs处理量的前提下，提高VOCs浓度、降低进口总流量，对VOCs转化效率的改善程度与提高入口温度相当，这表明VOCs浓缩技术耦合RTO更为高效节能。

采用等温溶解平衡法开展了298.2、323.2、348.2 K三元体系KCl + CaCl₂ + H₂O相平衡研究，测定了平衡液相组成及密度，采用Schreinemakers湿渣法和X射线粉晶衍射法确定了平衡固相组成。研究发现：298.2 K时，该体系为简单三元体系，无复盐形成，相图由1个三元共饱点、2条单变量曲线和2个结晶相区组成；323.2和348.2 K时，该体系为复杂三元体系，有复盐氯钾钙石（KCl·CaCl₂）形成，相图均由2个三元共饱点、3条单变量曲线和3个结晶相区组成。对比该三元体系278.2、298.2、308.2、323.2、348.2 K相图可知：随温度升高，CaCl₂结晶形式发生变化，CaCl₂·6H₂O（278.2、298.2 K）→CaCl₂·4H₂O（308.2 K）→CaCl₂·2H₂O（323.2、348.2 K）；KCl结晶面积在323.2 K时最大，氯钾钙石结晶面积随温度升高而增大。采用Pitzer-Simonson-Clegg模型进行了三元体系KCl + CaCl₂ + H₂O（298.2、323.2、348.2 K）热力学计算，理论计算值与实验值吻合较好。

利用气化技术处理有机废液是废弃物资源化利用的新途径。以工业多喷嘴对置式粉煤气化炉为研究对象，采用数值模拟的方法研究了协同处理废液的气化炉内反应和流动过程。研究结果表明，废液的输入降低了出口合成气中CO的含量，增加了H₂、H₂O和CO₂的含量；废液输入使出口合成气温度降低，碳转化率降低，有效气收率增加。废液流阻挡了炉内上升折射流对顶部的冲击，降低了顶部空间的温度。气化炉顶部壁面的灰渣沉积速率随着废液增加呈现先增大后减小的趋势，其他部位壁面受影响较小。协同处理废液能够增加气化炉的有效气产量，延长顶部开工烧嘴的使用寿命，是良好的废弃物资源化利用途径。综合考虑，建议的废液输入量为12~14 t·h^-1。

喷射闪蒸与热空气掺混蒸发（FME）结合是实现含盐废水深度脱盐的有效方法之一。本文搭建了喷射闪蒸-横流掺混蒸发实验系统，结合PIV和Malvern激光粒度仪对FME流场中液滴群的运动、蒸发特性开展了实验研究。实验中掺混风温为104.7~145.3℃、风速为10~17 m∙s^-1；液侧液滴初始盐质量分数为0~0.15，温度为20.0~132.0℃，喷射压力为0.5~1.2 MPa。FME中喷射闪蒸主要影响雾化破碎区，而掺混蒸发主要影响蒸发区。液滴群初始粒径随喷射压力或质量分数的提高趋于均匀，而随液滴温度的升高先趋于均匀而后均匀性变差。气液间的动量和能量交换主要发生在蒸发区内的水平方向；定义液滴沿水平方向截面平均速度为FME特征速度，该特征速度随掺混距离的增大先陡增后缓增，而在相同掺混距离处，该特征速度随掺混风温、风速或喷射压力的增大而增大；液滴群的Sauter平均直径沿掺混方向不断减小；增加掺混风温、提高掺混风速、增大喷射压力是强化FME蒸发的有效手段。根据实验结果计算了液滴群表面平均传热系数，并给出了该传热系数的实验关联式。在本文研究范围内，其计算值与实验值的主体误差在±20%之内。

管道系统中的各类阀门、孔板等节流件，随系统工作前后压差的增大会出现水力空化现象，对系统的工作性能和安全造成严重影响。通过数值模拟探究了厚孔板空化的临界压比以及凹坑对孔板空化临界压比的影响，并进一步研究了凹坑与空化耦合作用下的空化流动特性，阐明了凹坑作用下的空泡溃灭机理。结果表明，只有当孔板出口压力与入口压力之比小于0.5时，才会发生空化。凹坑有促进空化气泡初生-发展-溃灭演变行为的作用，但压比在空化临界压比附近时，孔板各点压力峰值出现在无凹坑孔板以及存在凹坑缺陷孔板的无凹坑一侧。在液体管道和阀门的安全设计中，应考虑空化临界压比下气蚀的风险以及凹坑缺陷受空化剥蚀导致管壁减薄的危害。

超临界二氧化碳（SCO₂）流动传热过程中会发生传热恶化现象，领域内对该现象产生的机理仍存在较大争议。针对现有提出的四类不同的传热恶化机理，通过数值模拟研究，分析在不同工况下内径为5 mm的垂直上升管流动传热过程，从微观层面探究传热恶化机理。研究结果表明，四类机理观点中浮升力效应能更好地解释传热恶化现象，其他三类均具有一定的局限性。SCO₂传热恶化现象主要由密度变化引起的浮升力效应导致，当前工况下忽略重力影响时，传热恶化消失。浮升力效应通过改变内部流场的湍流结构，降低了湍动能的产生（层流化），湍流热扩散作用削弱使得传热效率下降，导致了传热恶化现象。研究结果对于SCO₂传热恶化的理论研究和预测关联式具有一定的指导意义。

常用的动态光散射法在测量高浓度纳米颗粒时需要充分稀释样品，避免多次散射效应，以得到准确的测量结果。基于单模光纤后向动态光散射原理发展了一套光纤后向动态光散射测量装置，利用单根单模光纤同时发射激光与接收散射光来抑制多次散射，无须稀释样品，实现了高浓度纳米颗粒粒度的直接测量。为确定该测量方法的浓度适用范围，开展了理论与实验研究。首先，理论分析了不同粒径的颗粒散射平均自由程与体积浓度的关系，并根据该装置的散射区域特性计算了理论测量浓度上限。其次，利用该装置对不同粒径纳米颗粒多种体积浓度的样品进行了颗粒粒度测量。理论与实验结果表明，随着粒径的增加，测量浓度的上限降低，二者趋势一致，但在颗粒大于300 nm后实验结果与理论分析结果的偏差逐渐增大，实验浓度略低于理论浓度1%~2%（体积）。

基于双目标拓扑优化方法，对五种不同设计域长宽比的微通道结构进行了优化设计，获得各工况下的优化设计变量场、温度场及压力场。在此基础上，研究了不同Reynolds数对散热通道的影响，并结合场协同原理和耗散理论对不同结构的微通道进行理论分析和比较，为优化微通道结构提供理论依据。结果表明：在层流范围内，随着Reynolds数增加，拓扑流道变得更加复杂，域内平均温度逐渐降低，Nu增大，进出口压降逐渐升高，PEC逐渐减小，场协同数增大，压降协同角逐渐增大，耗散增大，各散热通道的流动传热特性趋于优化。在不同拓扑结构微通道的探究中，设计域长宽比为25/64微通道的速度场与温度场协同效果及速度场与压力场协同效果最好，传热效果最好，流动特性最优。

具有低成本、高效率的挥发性有机化合物（VOC）氧化催化剂对于环境保护至关重要。钴-氮-碳（CoNC）材料由于其高度分散的Co与氮配位形成CoN _x 后可较好地进行氧物种的活化，在光催化、电催化氧化领域表现出超高的催化活性。但目前将CoNC催化剂应用于甲醛催化氧化尚未得到广泛研究。合成了钴氮碳/活性炭（CoNC/AC）系列催化剂，通过控制热解温度调节CoNC/AC表面的化学组成和活性位点分布，在700℃下获得的CoNC/AC催化剂在25℃下可实现70 mg·m^-3 HCHO 95%的转化率，3300 h稳定性测试发现催化剂HCHO转化率依然稳定在90%左右。与贵金属相比，过渡金属CoNC/AC催化剂具有出色的HCHO去除能力和低成本的优势。此外，通过相关性分析和原位红外揭示了CoNC/AC催化剂上的HCHO去除机制，表明HCHO分子可以与吸附在0价Co位点的O₂反应，在室温下生成CO₂和H₂O（CH₂O→HCHO₂→CHO₂→CO₂）。

氧化铁是化工、冶金和能源等领域重要的原料，其在高温下的烧结性对产品性能至关重要。通过分子动力学模拟（MDS）研究了不同温度、粒径与空位缺陷浓度条件下Fe₂O₃纳米颗粒的烧结机制。结果表明，Fe₂O₃纳米颗粒粒径由3 nm增加至5 nm，烧结后收缩率由25.0%降低至10.8%，相对颈部宽度由96.6%降低至49.5%。当温度由900 K升高至1300 K，烧结过程原子扩散系数由1.758×10^-3 nm²/ps增至4.303×10^-3 nm²/ps，增大1.45倍。高温下（1300 K）原子迁移使颗粒部分结构由HCP和BCC结构转变为非晶结构，非晶原子比例为66.7%。含10.0%初始空位缺陷浓度纳米颗粒烧结过程的扩散活化能相比完美晶体（0空位浓度）降低约63.5%，原子迁移性及烧结致密化程度增强。研究结果对氧化铁颗粒高温热处理工艺优化具有指导意义。

选择性加氢制甲醇是CO₂资源化利用最主要的方式之一，因此十分需要开发高效的合成甲醇催化剂。本研究采用共沉淀法在In₂O₃中掺杂Sn来调控In₂O₃的还原能力和表面氧空位浓度，以提升In₂O₃催化剂在CO₂加氢制甲醇中的催化性能。通过XRD、TEM、H₂-TPR、H₂-D₂-TPSR、Raman、XPS、CO₂-TPD等表征手段，研究了Sn助剂对催化剂结构和表面化学性质的影响；并通过高压固定床装置测试了催化剂的催化性能。结果表明，Sn在In₂O₃中高度分散并倾向于在表面富集，与In₂O₃形成Sn—O—In结构，促进了表面氧空位的生成，且能抑制In₂O₃的过度还原，从而使得Sn-In₂O₃催化剂表现出更高的甲醇选择性和产率。在300℃、3 MPa、空速为15000 ml·g^-1·h^-1的反应条件下，Sn/In摩尔比为0.5%的Sn-In₂O₃催化剂具有最优的催化性能，此时CO₂转化率为6.2%，甲醇选择性为70.4%，当Sn含量进一步增加时，CO₂转化率会略有下降，而甲醇选择性提升至80.8%。

铝基锂吸附剂由于其解吸条件温和，不发生溶损，是目前唯一一种成功实现工业化生产的盐湖卤水提锂吸附剂，然而其在高钠型地下卤水中的应用可行性还有待考察。使用实验室自制的H-LDHs颗粒吸附剂，系统研究了吸附液进料流速、解吸温度及解吸液中离子浓度对固定床吸附和解吸过程的影响，实验结果表明，在高钠卤水中，当进料流速从1 BV/h（1 BV/h = 0.170 L/h）增加到4 BV/h时，穿透时间缩短了79%，而穿透吸附容量仅降低了17.8%。升高解吸温度可显著提高固定床的Li⁺解吸量，而增大解吸液中的Na⁺浓度会抑制Li⁺的解吸。此外，开发了分段循环解吸工艺，并将其用于四川某地实际地下卤水提锂过程，该工艺能够有效实现解吸工段固定床出料液中Li⁺的富集。

天然气乙烷回收可为乙烷裂解制乙烯提供优质的原料。多孔纳米流体吸收-吸附耦合分离是一种新兴的气体分离技术，基于ZIF-8/水-乙二醇纳米流体，利用传统的吸收-解吸流程，可高效低耗地回收天然气中的乙烷。利用平衡级法对多孔纳米流体天然气乙烷回收工艺建模，提高乙烷产品纯度是流程模拟的一个重要目标，而模拟结果表明吸收-吸附塔理论板数和闪蒸压力是影响乙烷产品纯度的关键因素。随着吸收-吸附塔理论板数增加，乙烷产品纯度先明显升高，后趋于稳定。通过绘制y-x图可知，乙烷产品纯度难以持续升高的原因是操作线趋近了相平衡线。随着闪蒸压力降低，乙烷产品纯度升高，其原理为闪蒸压力影响了吸收-吸附塔的闪蒸再沸比，而闪蒸再沸比与乙烷产品纯度呈正相关。

针对采油井筒内产出液含气对油田同井注采开发模式的不利影响，基于旋流分离原理提出一种井下微型气液旋流分离器结构。借助Plackett-Burman设计、最陡爬坡设计与响应曲面设计结合计算流体动力学方法，对井下微型气液旋流分离器结构参数进行显著分析及优化设计，构建了显著性结构参数与分离效率间的二次多项式数学关系。系统分析了入口进液量、分流比及气相体积分数对气液分离性能的影响规律。构建室内微型气液旋流分离性能测试系统，对数值模拟结果的准确性及优化结果的高效性进行了验证性试验。试验结果表明优化后的微型气液旋流分离器结构可使液相效率由优化前的84.10%提高到87.22%。获得了微型气液旋流分离器最佳溢流分流比为6%，最佳入口流量为13.77 L/h，最适用的气相体积分数为5.5%，最佳工况下气液平均分离效率为99.66%。为了指导分离器在不同含气量条件下的最佳运行参数调控，构建了气相体积分数及溢流分流比与分离效率间的数学关系模型，获得了不同气相体积分数条件下的最佳分流比。

在复杂工业生产过程中，为提高产品质量，建立关键变量多步预测模型非常必要，但传统软测量建模方法难以聚焦工业数据复杂特性，导致预测不准。本文提出一种基于时空注意力机制的双向长短时记忆网络与轻量级梯度提升机（spatial-temporal attention mechanism bi-directional long short-term memory network and light gradient boosting machine，STA-BiLSTM-LightGBM）的多步预测软测量模型。首先训练STA-BiLSTM，时空注意力机制从时间和空间维度为输入特征分配权重，BiLSTM捕捉数据时序特征；其次使用BiLSTM最后一个时间步的隐状态扩充原始输入数据后，训练LightGBM，利用弱学习器迭代训练得到最优模型；进而将STA-BiLSTM和LightGBM的预测输出按照误差倒数法变权求和得到预测结果。最后将该方法在工业数据集上仿真验证，结果表明组合模型预测效果优于BiLSTM和LightGBM，且随着预测步数增大，仍保持较高的预测精度。

针对铝电解槽运行数据复杂多维、结构非线性且故障样本量相对正常运行样本量少的问题，提出了一种基于数据驱动的漏槽事故预警模型。模型采用简单经典的分类算法支持向量机，避免小样本数据带来的过拟合问题。并用交叉验证训练测试方法和麻雀搜索算法对参数寻优，提高分类器的性能。同时为了更好地挖掘铝电解运行数据中的特征信息采用核主成分分析法将数据降到8维，模型运行速度提高了65.51 s。另外在设置分类标签时结合实际情况选取了三个变化显著的特征参数作为辅助分类条件从而扩充了故障样本。最后对该漏槽事故预警模型进行性能验证，实验表明模型F₁分数达到了0.995，AUC值达到了0.998。

乙烯裂解炉是乙烯生产的核心，对其生产操作优化的研究在提高乙烯工厂生产水平和经济效益方面具有重要意义。裂解炉中的裂解过程具有高维度、多模态和非线性的特征，传统优化方法难以实现根据工况变化的操作优化。针对上述问题，提出基于改进TD3深度强化学习算法的乙烯裂解炉操作优化，首先结合裂解过程将裂解炉一个运行周期内的操作策略视为顺序决策，利用实际生产过程数据和人工神经网络对裂解炉生产过程建模作为强化学习智能体交互的环境，然后引入多评价网络机制估计动作价值，有效缓解TD3训练缓慢和策略保守的现象，最后应用该算法求解乙烯裂解炉生产操作优化问题得到有效的优化策略，验证了所提算法的有效性。实验结果表明，所提出的操作优化策略显著提高了裂解炉主要产物的收率。

原油胶质中含氮、氧等杂环结构的强氢键作用使原油易黏附于包括特氟龙在内的各类材料，导致原油开采、输送、储存和加工过程中采油井筒、输油管道、容器和设备等长期存在污损污堵技术问题。目前仍少见针对原油为对象的防黏附材料的研究工作，防黏附材料对原油输送等原油流体是否具有减阻效果尚缺少研究结论。基于硅基类液防黏附功能涂层研制，系统研究了涂层对原油防污自洁功能及功能的长效稳定性。研究了防黏附功能涂层对原油的减阻效应，并对不同原油流动性、黏度等条件下涂层的减阻作用进行了理论计算。结果表明涂层对不同黏度原油均具有良好的防黏附和减阻效果，对比无涂层的条件，涂层对黏度越高原油的减阻效果相对越显著。研究结果为原油输送等相关减阻涂层材料的科学设计与可控制备提供了理论、材料与技术支撑。

为实现废弃果壳的合理利用及绿色缓蚀剂的制备，采用水热法分别合成了开心果壳碳点（pvs-CDs）及开心果壳-酒石酸复合碳点（pt-CDs），通过傅里叶红外光谱、X射线电子能谱、透射电子显微镜及荧光光谱对所制备的碳点进行表征，以电化学方法及失重法测试其缓蚀性能。结果表明，所制备的碳点对Q235碳钢在1 mol·L^-1盐酸中的缓蚀效率均达90.0%以上，其中pt-CDs缓蚀性能更为优异。电化学阻抗谱表明pt-CDs对浸泡6 h后碳钢的缓蚀效率可达94.5%，这主要归因于其在碳钢表面吸附形成保护膜，显著增加了碳钢腐蚀反应活化能。同时荧光光谱和差分紫外光谱法证实pt-CDs与Fe³⁺的强相互作用，可进一步促进其在碳钢表面的吸附，这为探索生物质碳点类缓蚀剂的研究提供了思路。

针对现有磁性琼脂糖微球（MAM）制备技术工艺流程长、重复性差、难以实现规模化及连续化生产等问题，提出了一种基于双流体喷嘴雾化技术的新型磁性琼脂糖微球制备方法；探究了不同雾化条件下，液滴尺寸变化的规律；在优化后的喷雾条件下，成功制备出球形度高、粒径小、磁响应迅速的磁性琼脂糖微球；将筛分后的微球制备成DEAE阴离子交换剂（DEAE-MAM），并以牛血清白蛋白（BSA）为模型蛋白，探究了不同粒径下的DEAE-MAM的蛋白吸附性能。结果表明，在保证水相性质一致的前提下，喷雾条件通过改变气液比影响液滴尺寸，进而影响微球粒径；粒径最小的DEAE-MAM（d₃₂ = 36 μm）离子交换容量最大（192.5 μmol/ml），饱和吸附量最高（150.0 mg/ml）。

分别以改性聚乙烯（PE）膜和氧化硅（SiO₂）为载体，考察了不同方法固定化碳酸酐酶（CA）的活性，然后以聚多巴胺/聚乙烯亚胺（PDA/PEI）改性的PE和SiO₂固定化CA为研究对象，考察了最适反应条件及稳定性。结果表明：在相同的反应条件下，PDA/PEI-SiO₂固定化CA的酶活回收率最高，为58.8%，PDA/PEI-PE固定化CA的酶活回收率为17.1%，使用10次后保留活性分别为84.8%和90.2%；固定化酶的最适反应条件均为35℃、pH 8.5，与游离酶相同；在较高温度（55~65℃）和较高酸浓度（>0.010 mol/L）下的稳定性高于游离酶；Mn²⁺对游离酶和固定化酶活性均有显著的促进作用，K⁺、Mg²⁺无明显影响；PDA/PEI-SiO₂和PDA/PEI-PE固定化CA在4℃下贮存10 d，保留活性分别为95.2%和92.4%；当用于CO₂水合反应时，CaCO₃的生成量分别是游离CA的120%和70%。固定化CA在CO₂捕集的工业化应用方面具有很大潜力。

转炉煤气全干法工艺能够将转炉煤汽经气化冷却烟道后显热资源进一步深度回收，然而，转炉煤气的多尘性引起余热锅炉积灰的问题正严重影响系统的长期稳定运行。基于一台100 t转炉实际运行过程锅炉的积灰情况，首先采用分子筛和颗粒物采集器（DLPI）分析了灰颗粒的粒径分布，然后通过XRD、XRF和SEM-EDS等表征手段详细分析了不同粒径灰颗粒的主要成分及占比情况，最后通过实验开展了灰颗粒的黏结特性研究。结果表明：全干法工艺中锅炉积灰颗粒粒径主要分布在0.3~3 μm和70~100 μm，主要成分为不同价态的铁氧化物。黏结实验表明：灰颗粒的粒径越小经烧结后的黏附强度越大，黏附强度会随着烧结时间延长显著升高，而且热冲击会减小灰颗粒的黏附强度。

对一种溶液除湿真空再生系统进行了实验及模拟研究，实验对比了LiCl溶液及CaBr₂∶CaCl₂=1∶1(溶质的质量分数比)混合溶液的系统性能，发现两溶液的出口含湿量及COP较为接近，当驱动温度为62℃时，系统COP均为0.65左右。通过模拟研究发现，两种溶液的除湿能力十分接近，混合溶液的COP略高于LiCl溶液。驱动温度84℃时，采用混合溶液的出口含湿量为6.0 g/kg左右，系统COP为0.81左右。进口含湿量越高，系统COP将会越高，得益于混合溶液较小的比热容，其再生溶液的耗热量略低，因此其COP略高于LiCl溶液。在此类溶液除湿系统中，CaBr₂∶CaCl₂=1∶1混合溶液能较好地替代LiCl溶液，实现低成本，高性能。

危险废弃物焚烧处理产生的热量除了用于满足自身系统热量需求和损失外，其余大部分热量可以作为低温发电系统热源。利用该余热锅炉产生的饱和蒸汽作为潜热型热源驱动有机朗肯循环系统做功，并基于热力学和热经济学分析进行工质筛选。研究进一步对危废焚烧系统的基础流程进行优化，并分析了回热对ORC系统的热力学性能的影响。结果表明，工质Benzene表现最优，且危废系统优化后做功能力的提升，相较于基础结构增加了24.5%，回热后ORC系统净输出功提升了19.98%，热效率提升了35.57%，㶲效率提升了19.99%。

逆电渗析（reverse electrodialysis，RED）热机能够将低品位热能有效地转换为电能。作为热机的核心部件，RED电堆的性能直接影响热机的整体能量转换性能。为提升RED热机能量转换效率，通过开发一种由氯化锂、氯化铵与水混合形成的三元工质用于RED电堆，并与常规氯化钠水溶液对比探讨了进、出口溶液电导率和电化学性能。首先，测试了不同比例氯化锂与氯化铵混合水溶液作为RED电堆工质的电导率，并根据相关性能指标筛选出两种盐的最佳质量摩尔浓度比例为2∶8。然后，将此最佳比例下的溶液应用于RED。通过实验与NaCl水溶液对比研究了改变浓、稀溶液浓度对电堆进、出口溶液电导率和电堆内阻的影响。结果表明，适当增加进料浓、稀溶液浓度有利于降低RED电堆内阻，从而改善电堆性能。

以N₂、O₂、SO₂三种气体模拟烟气，在1 L的光反应器中，研究了主要因素对煤砷浸出、As(Ⅲ) 氧化以及SO₂脱除的影响规律，分析了过程机理，确定了浸出过程速率控制步骤。结果表明，紫外线照射和草酸均能有效提高砷浸出率，180 min时，在遮光和pH为2.5的条件下，加入1.0 mmol/L草酸能使砷浸出率提高32.9%，在紫外线照射下，可使砷浸出率再提高21.3%，且浸出液中的As(Ⅲ) 占总砷之比小于13%，还能提高SO₂脱除率。低pH有利于煤中砷的浸出，但对SO₂的脱除不利。煤砷浸出率和SO₂脱除率均随温度的提高而显著增大。动力学分析计算得出煤砷浸出过程的表观活化能为4.9 kJ/mol，说明砷浸出过程受已反应固体层内的扩散过程控制。自由基猝灭实验表明，硫酸根自由基和羟基自由基是紫外线照射下草酸强化煤砷浸出体系中的主要自由基。ATR-FTIR与XPS表征结果进一步证实了浸出液的测定结果。

基于铝空气电池堆二阶等效电路，建立内阻特性和电气输出特性模型，研究操作条件对活化内阻、欧姆内阻、浓差内阻和电堆总内阻的影响作用和变化规律；以电堆输出满足任意负载需求为前提，以总内阻最小为优化目标，基于“最优功率点”概念，提出一种基于粒子群算法的操作条件优化方法，获得最优工作温度、电解液浓度和输出电压等，实现电堆输出性能优化；通过仿真研究和实验研究，验证模型、方法的有效性和可靠性。研究结果表明：在负载跟踪状态下，电堆工作在最优功率点处其堆内总内阻最小；操作条件对电堆输出性能的影响作用和变化规律，在交流阻抗特性和U-I输出特性中的表现具有一致性；该优化方法能够提高电堆输出性能，减少堆内能量损耗。

作为微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）反应的核心产物，碳酸钙的沉淀特性对其所处理材料的工程性能具有重要的影响。采用全因子实验、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）表征，研究了乙酸钙浓度、菌液浓度和初始溶液pH对克雷白氏杆菌诱导碳酸钙沉淀特性的影响。结果表明，乙酸钙浓度为0.5 mol/L、菌液浓度为OD_nature、初始溶液pH=10时，碳酸钙沉淀量最大。乙酸钙浓度为0.25~0.5 mol/L时，方解石和球霰石共存；乙酸钙浓度为1.0 mol/L时，碳酸钙晶体均为球霰石。乙酸钙浓度为0.25 mol/L时，菌液浓度和初始溶液pH对碳酸钙晶型的影响较大。碳酸钙晶体粒径为7.6~15.1 μm，方解石为菱面体状和片状，球霰石为球状及纺锤状。球霰石的平均弹性模量为15.9 GPa，方解石的平均弹性模量为22.7 GPa。三个主要环境因素对克雷白氏杆菌诱导生成的碳酸钙晶体沉淀量、晶体类型和晶体形貌具有调控作用；初始溶液pH对碳酸钙晶体粒径调控作用明显。这对于调控MICP过程及建立碳酸钙晶体的微观性能与其所处理材料的工程性能之间的关系提供了理论支撑。

一般来说，钙钛矿表面的陷阱和晶界(GBs)对钙钛矿太阳能电池(PSCs)的性能和长期稳定性非常不利。本研究用一种含有F原子的三氟乙胺盐酸盐(F₃EACl)作为改性层，沉积在钙钛矿(PVSK)层和空穴传输层(HTL)之间，以钝化钙钛矿表面上的陷阱和GBs。通过对F₃EACl修饰后钙钛矿薄膜结晶性、钙钛矿薄膜形貌、钙钛矿薄膜光物理性质以及电池光伏性能的研究发现，F₃EACl与钙钛矿形成的N—H…F氢键作用以及F₃EA⁺和钙钛矿中的I^-之间的相互作用能够钝化钙钛矿表面的缺陷，从而提高器件的性能和稳定性。此外，F₃EACl改性层还可以调节钙钛矿层与HTL之间的能级分布，进而提高空穴的提取效率。结果显示，F₃EACl修饰后的PSCs的能量转换效率(PCE)从19.15%提高到22.45%。这表明F₃EACl是一种用来钝化钙钛矿陷阱比较好的材料，可提升PSCs的性能和稳定性。

分别以菲（PHE）、非离子表面活性剂曲拉通X-100及两者的混合物作为模板，钛酸正丁酯为功能单体，通过溶胶-凝胶法，制备得到三种分子印迹-TiO₂[MIP-(TX-100)TiO₂，MIP-(PHE)TiO₂，MIP-(TX-100+PHE)TiO₂]，并且制备对应的薄膜电极，用于光电催化处理模拟土壤淋洗增溶废水PHE。通过XRD、氮气吸附脱附、SEM对MIP-TiO₂材料及其薄膜电极进行性能表征。结果表明，MIP-(TX-100)TiO₂中，TX-100印迹分子的引入会改变晶体结构，出现金红石晶相TiO₂，且其比表面积达到63.533 m²/g，TiO₂颗粒大小及分散性较为良好，团聚现象也得到了一定的改善，其对TX-100（5 g/L）增溶的PHE（30 mg/L）溶液光电催化降解率可达74.45%。MIP-(TX-100)TiO₂电极对增溶废水PHE的吸附过程更符合二级动力学模型，该过程主要受化学吸附所控制。推测分子印迹过程使TiO₂产生大量印迹空穴，在光电催化过程中印迹空穴富集TX-100后，使PHE破除胶束障碍，从而提高了PHE的降解效率。

酚醛气凝胶的本征脆性限制了其在吸附、隔热等领域的应用。以3-氨丙基三乙氧基硅烷和对苯二甲醛配制有机硅溶液，将其与热塑型酚醛树脂-六亚甲基四胺溶液混合，利用化学键作用解决了两体系的相容性问题，再经溶胶-凝胶反应和常压干燥工艺制备有机硅/酚醛杂化气凝胶。由于韧性有机硅分子链的引入和较小凝胶颗粒尺寸的效应，改善了酚醛气凝胶的脆性。研究结果表明，杂化气凝胶具有纳米级凝胶网络结构，表现出较低的密度（0.187 g/cm³）和室温热导率[0.035 W/(m·K)]；在压缩应力作用下，杂化气凝胶能够更好地耗散应力而未发生脆性断裂，其压缩模量低至13.92 MPa，相较于纯酚醛气凝胶降低了46%。这种通过简易高效方法制备的杂化气凝胶具有广阔的应用前景。

采用静电纺丝结合后续热处理制备了均匀镶嵌超小CeO₂纳米颗粒的碳纳米纤维（CeO₂@CNFs）复合材料，研究了CeO₂含量对其电磁特性及吸波性能的影响和作用机制。结果表明，随CeO₂含量的增加，复合材料的介电损耗及电磁衰减能力降低，但阻抗匹配得到有效改善，吸波能力呈先增强后减弱趋势。CeO₂含量约为24.6%（质量）的CeO₂@CNFs-2样品因电磁衰减能力与阻抗匹配的更好平衡而表现出最好的吸波性能。当在石蜡基质中的填充量仅为10%（质量），厚度为3.0 mm时，最小反射损耗（RL）值达到-45.4 dB，RL低于-10 dB的有效吸收带宽为5.6 GHz （9.1~14.6 GHz），可覆盖约75%的X波段和45%的Ku波段。CeO₂@CNFs-2的吸波强度是纯CNFs的3.1倍，说明CNFs和CeO₂两者的协同作用能有效提高该复合体系的吸波性能。

通过自主搭建的可视化甲烷爆炸实验平台，在甲烷气体浓度为8%（富氧）、9.5%（当量）、12%（贫氧）的条件下，研究了不同质量的垃圾焚烧飞灰（FA）粉体对甲烷爆炸压力、火焰传播速度及火焰传播形态的影响。采用XRD分析、粒径分析、扫描电镜和热重分析对FA的成分、粒径、表面微观结构和热稳定性进行了分析，并结合物性表征分析了FA的抑爆机理。结果表明，FA对不同浓度甲烷爆炸均有较好的抑爆效果。本实验中，FA对于8%、9.5%、12%浓度甲烷最佳抑制的喷粉量分别为360、360、400 mg。FA粉体的加入，阻碍了甲烷爆炸火焰的发展传播，打乱了火焰形态，火焰强度明显减弱。FA的粒径较小，微观结构多孔，具有较大的比表面积和孔隙率，且具有较高的吸热性，其总质量损失为37.07%。FA粉体具有物理、化学双重抑爆性。

铝镁合金在抛光打磨过程中，存在一定的粉尘爆炸危险性。为了减小铝镁合金粉尘爆炸事故的危害，选取三聚氰胺聚磷酸盐（MPP）对铝镁合金粉尘的抑爆特性进行研究。利用20 L爆炸球及热分析实验，分析MPP对铝镁合金粉尘爆炸特性的抑制效果。结合爆炸产物化学成分分析和官能团变化情况，分析MPP抑制铝镁合金粉尘爆炸机理。研究结果表明，70%（质量）的MPP添加量的铝镁合金粉尘可实现完全抑爆。MPP分解反应本身为吸热反应，生成惰性气体NH₃、H₂O和CO₂，降低了反应体系的氧浓度。抑爆过程中，聚磷酸本身还原成磷酸，反应生成物可与活性基团反应。MPP抑制Al氧化生成AlO基团的效果，明显优于其抑制Mg的氧化反应。研究结果为铝镁合金粉尘事故工业预防提供数据支撑及理论依据。