衣康酸（itaconic acid，IA）是化工生产中的重要原料之一，是最具发展潜力的高附加值平台化合物之一，可以替代石油基丙烯酸和甲基丙烯酸；也可发挥抗炎、抗病毒和免疫调节等药理作用，有望在医药研发领域成为潜在药物候选分子。结合国内外研究现状，系统综述了衣康酸生物合成途径、生物合成研究进展以及产量提高策略，并对衣康酸的未来研究方向进行展望。

链霉菌底盘细胞的开发是微生物源药物高效合成的有效策略，高效的基因编辑工具为构建链霉菌细胞工厂提供了有力的技术支撑。CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）技术具有精准性、普适性和易操作性，在微生物中得到了广泛的应用。然而脱靶效应、Cas蛋白毒性、编辑效率低下等原因，导致CRISPR在链霉菌中的应用受到一定的限制。对CRISPR相关技术在链霉菌中的应用及优化策略进行了总结和归纳，并对CRISPR系统在链霉菌细胞工厂中的应用前景进行了展望，为开发适用于链霉菌的高效基因编辑工具提供了参考。

随着能源消费的不断增加，CO₂排放量逐年递增，引发了全球性的气候问题。有机胺是常用的CO₂吸收剂，但过高的再生能耗导致CO₂捕集成本居高不下。基于有机胺开发的液-液相变吸收剂可以显著降低能耗。液-液相变吸收剂在正常条件下呈均相，但极性、亲水性或氢键强度发生变化时会触发相变，只需将富集CO₂的一相进行再生，从而降低再生能耗。基于分相特性、相变机理、吸收负载和再生能耗等关键信息，综述了最近几年液-液相变吸收剂的研究进展。最后结合CO₂捕集需求，指出了其他待完善的研究内容，展望了未来的研究方向。

电化学双电层电容器（electrochemical double layer capacitors，EDLC）因其高功率密度，长循环寿命和快速充放电能力而备受关注。然而，EDLC的稳定性和可靠性对于实际应用具有决定性的影响。为提升稳定性和延长寿命，深入了解性能衰减与失效机理至关重要。探讨了EDLC的失效标准以及性能衰减的监测和原位电化学表征方法。通过综述EDLC失效研究的新进展，聚焦于电极材料、电解液、电极-电解液界面及集流体等核心组件，旨在揭示不同体系中的失效现象和机理。最后，展望了高稳定性EDLC的发展方向和挑战，强调新材料开发与表征方法改进，为性能优化和应用拓展提供策略。

熔盐储热技术广泛应用于太阳能光热发电、电力调峰、可再生能源消纳等领域，其关键是熔盐。基于相图热力学计算设计NaCl-KCl-ZnCl₂、NaCl-KCl-CaCl₂熔盐，所设计NaCl-KCl-ZnCl₂熔盐熔点比目前商用Solar Salt盐的熔点低了36.6℃，NaCl-KCl-CaCl₂熔盐最高工作温度达747.5℃，超过下一代光热发电所需熔盐最低工作温度。结合红外成像技术与数字图像处理技术分析丝瓜络碳材料（CLSF）对NaCl-KCl-CaCl₂熔盐瞬态热响应性能的影响。与三元熔盐相比，NaCl-KCl-CaCl₂/CLSF复合熔盐熔化焓最大降幅为27.09%，热导率最大增幅为60.03%，相同温度范围内加热时间和冷却时间分别最大减少了62.50%和39.13%。CLSF在复合熔盐内部形成了高效导热通道，显著提升复合熔盐储热性能，未影响三元熔盐的相变行为和热稳定性。可见，NaCl-KCl-CaCl₂/CLSF复合熔盐具有良好导热性能、热稳定性和储热性能，具有广阔的应用前景。

大型高效热泵用壳管式冷凝器开发需要新环保工质与高效冷凝管组合时的膜状凝结换热特性。实验求解了R1234ze（E）在水平高效冷凝管外膜状凝结换热特性，对比分析了其与R134a在相同水平三维肋管外的膜状凝结特性差异，并建立了R1234ze（E）水平新型三维肋管外冷凝传热系数模型。实验用高效冷凝管为T2铜管，名义外径19.05 mm，肋高0.9 mm，肋底区肋密度为1811片/m（fpm），肋顶区域单周滚扎二次肋片数为77片。结果表明：冷凝温度为38℃时，热通量从23.6增至46.1 kW/m²，R1234ze（E）在实验三维肋管外冷凝传热系数α_{o，R1234ze（E）}从30.9降至26.5 kW/（m²·K）（下降14.2%）；同热通量（37.6 kW/m²）下，冷凝温度从30升至46℃，α_{o，R1234ze（E）}从33.9降至24.3 kW/（m²·K）（下降28.3%）；同热通量下，R1234ze（E）在实验三维肋管外的冷凝传热系数可达光管的22.9~24.5倍；同冷凝温度（38℃），热通量为10~50 kW/m²时，R1234ze（E）与R134a在实验三维肋管外的冷凝传热系数比为1.09~1.25。研究结果对应用R1234ze（E）与新型三维肋管开发热泵用高效壳管式冷凝器具有参考价值。

为进一步优化应用于液氢存储的多层绝热结构的绝热性能，提出采用序列二次规划算法对耦合蒸气冷却屏（VCS）的连续变密度多层绝热辐射屏间距进行优化。研究了蒸气冷却屏位置、蒸气冷却屏内仲正转化以及蒸气冷却屏数量对最优辐射屏间距分布以及绝热性能的影响。结果表明：蒸气冷却屏的引入使多层绝热最优辐射屏间距分布在蒸气冷却屏设置处出现突变，优化后漏热热通量q_in相比于优化前下降幅度最大可达到36.1%；引入仲正转化的条件下优化可使q_in的下降幅度最大达到28.3%；VCS数量的增加使最内层辐射屏间距显著减小，当蒸气冷却屏数量增加到2时，最小q_in相比于单蒸气冷却屏下降50.4%。

在MATLAB平台上编制了蒸发式冷凝器热力过程计算软件，对水平圆管降膜蒸发式冷凝器的热力性能进行了计算分析，探讨了换热管束外迎面风速和水的喷淋密度对蒸发式冷凝器的换热量、管外传热系数和传质系数的影响规律。计算结果表明，迎面风速增大会提高换热量，且迎面风速对管外液膜产生的扰动会对传质产生较大的影响，风速达到4.21 m·s^-1后，空气出口温度和湿度的变化趋势发生反转，更加促进液膜蒸发；增大喷淋密度虽会小幅增加换热量，但管外水膜温度会升高，出口空气湿度下降，阻碍传热和传质的进行，故最佳喷淋密度约为0.068 kg·m^-1·s^-1。

借助湿刻技术在合金铜材上制作了传统蛇形结构和拓扑结构平板脉动热管，以R141b为工质，比较了上述两种热管在局部加热（加热面积15 mm×15 mm，20 mm×20 mm和25 mm×25 mm）情况下的启动与传热性能差异及变化规律。实验结果表明，传统型和拓扑型脉动热管的启动和传热性能均随着局部加热面积的增大而增强。相比于传统平板脉动热管，拓扑优化设计能够将热管通道集中分布在局部热源内，有效增大加热段蒸发/沸腾区域的面积，从而弱化热源面积对其启动和传热性能的影响。传统型脉动热管在多局部热源加热条件下的启动可分为“突变”和“平缓变化”两种方式，与单一均匀热源加热的启动方式相似，但拓扑型脉动热管在所有工况下的启动过程中均无温度突变行为。拓扑结构设计能够有效提高热管整体的均温性和传热极限，尤其是可以改善较小热源面积和中低加热功率下脉动热管的传热性能，在热源面积为15 mm×15 mm和加热功率约为75 W时，其有效热导率比传统热管提高约41.8%。具有拓扑优化通道的脉动热管能够弥补传统脉动热管在局部多热源散热应用中的不足，并表现出良好的均温性和传热极限，从而拓宽脉动热管的应用领域。

为解决高热通量电子元器件的散热问题，制备了一款尺寸为200 mm×150 mm×30 mm的新型多回路平板式环路热管，该热管采用多气液管路与微针肋阵列蒸发板耦合的设计，能够在有限空间内提高热量传输效率。研究了热通量、充液比和工质物性对环路热管传热特性的影响，测试了不同功率下环路热管的启动特性，并对单热源和多热源环境下的热性能进行了比较。结果显示：该新型环路热管启动迅速，300 W功率下启动时间仅为52 s，稳态后热源表面温度波动小于0.3℃。在3个热源同时加热，总输入功率为388.8 W（主热源热通量可达133 W/cm²）时，加热面的温度低于85℃，蒸发器内没有出现干烧现象，有效满足了大功率高热通量散热需求。

利用CLSVOF模型和动态自适应网格数值模拟了静水中双油滴撞击凹壁面及聚并过程。结果表明，双油滴撞击水下疏油凹壁面滚动下滑过程中碰撞产生聚并行为，水下亲油表面上双油滴撞壁后铺展边缘接触产生聚并行为。对凹壁面上油滴铺展直径d、近端点距离δ和最大铺展因子β研究表明：β≤3.1聚并形成单液桥；β>3.1，δ/d<3，右侧油滴撞击凹壁面形成空心环，内边缘存在较高压力，导致油滴铺展面积扩张，促使形成双液桥；当β>3.1，δ/d≥3时形成环孔单液桥，但聚并后油滴与凹壁面的润湿面积存在波动。双油滴聚并形成的单液桥无量纲流通面积较大，稳定性优于双液桥，但双液桥缩短了撞壁-聚并的时长。研究可为深入理解旋流器近壁面非均相聚并机理提供理论支持。

基于绿色仿生学理念，依据海螺的外形特点设计了一种三旋海螺型静态混合元件。在进口空管段Re_t=2640~11450的恒热通量传热实验中，采用压降（Δp）、范宁摩擦因数（f）和Z因子评价了Kenics型静态混合器（KSM）、正向三旋海螺型静态混合器（three-twisted conch static mixer，TCSM）和反向三旋海螺型静态混合器（reverse three-twisted conch static mixer，RTCSM）的能耗。基于Nusselt数（Nu）、对流传热系数（h）和综合传热系数（PEC）评价三种混合器的强化传热特性。结果表明，KSM、TCSM和RTCSM的h与空管相比分别提高22.15%~40.53%、10.83%~27.34%和33.29%~50.30%，RTCSM的PEC分别比TCSM和KSM增加9.41%~28.99%和4.94%~13.29%。此外，通过功率谱密度（PSD）和标度指数（ϕ）表征不同混合器进出口压力信号的湍流脉动特征，发现RTCSM能够产生更多的小尺度涡进而强化传热。出口处RTCSM的最大Lyapunov指数（λ）大于TCSM和KSM的λ，表明流体流经RTCSM后呈现更强的混沌特性。

利用电沉积-低氧分压方法在310S合金表面制备了MnO涂层，在石脑油热裂解条件下对涂层的抑制结焦性能进行了评价，系统考察了MnO _x 组分在裂解-清焦周期过程中物相转变过程。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散谱仪、X射线光电子能谱和拉曼光谱表征了涂层及热裂解焦炭的物相组成、表面形貌、元素化合价态和化学结构。结果表明，MnO涂层表面平整致密，与基体结合紧密，涂层厚度约为45 μm。当裂解时间为3 h和5 h时，MnO涂层的结焦抑制率分别为75.84%和74.22%。但涂层体相中MnO成分随着裂解/清焦循环次数增加发生改变，导致涂层剥落，抗结焦效率降低。裂解/清焦循环次数在3次以内，MnO涂层抗结焦效果稳定。本文研究结果有望为锰氧化物催化涂层的开发与应用提供指导。

安全储氢和高效制氢是实现氢能大规模应用的关键。利用甲醇作为储氢介质，并通过光能驱动甲醇-水重整制氢以实现温和连续现场制氢是促进氢能利用的一种有效途径。然而，缓慢的空穴转移和甲醇脱氢氧化速率成为限制光催化甲醇-水溶液制氢性能的瓶颈。基于催化剂纳米结构调控，通过构筑长径纳米棒Zn_0.5Cd_0.5S（ZCS-LNR）加快光生载流子分离和迁移速率，并通过引入NaOH碱性介质，利用OH^-的快速活化和·OH的高效脱氢能力，以OH^-/·OH氧化还原对加快催化剂表面空穴转移和甲醇氧化脱氢速率，实现了高性能的碱性甲醇-水溶液制氢过程。其中ZCS-LNR催化剂在室温、1.0 W/cm²光强、4 mol/L NaOH以及CH₃OH∶H₂O体积比为1∶1的条件下可获得54.33 mmol/（g·h）的产氢速率。为实现光催化甲醇-水溶液制氢过程提供了一种高效可行的新路径。

分子筛材料在吸附分离领域具有重要的应用价值，吸附质在分子筛中的晶内扩散行为是评价其吸附分离效果的重要依据之一。零长柱方法（zero length column，ZLC）可准确评价晶内扩散行为，但经典的ZLC实验利用鼓泡法获得不同分压的有机蒸气，无法适用于饱和蒸气压较低的吸附质，同时起泡器温度的微小变化也会影响蒸气压。鉴于此，基于反气相色谱（inverse gas chromatography，IGC），结合微量注射泵搭建了一套IGC-ZLC装置评价晶内扩散行为，以饱和蒸气压较低的正辛烷作为吸附质分子，ZSM-5作为吸附剂，在不同分压、载气流量、进样体积和温度下验证了改进IGC-ZLC方法的准确性，同时对比了正己烷、正庚烷、正壬烷、异辛烷和环辛烷的扩散行为，为在极端场景下测定晶内扩散系数提供了一种潜在的新方法。

晶格能是决定晶体热力学稳定性的关键物理性质，对药物多晶型稳定性的筛选具有指导意义。晶格能的获取方式通常为实验试错和基于分子/量子力学的理论计算，对于数量庞大的晶型结构，两种方法均费时费力。提出一种基于密度泛函理论（density functional theory，DFT）和晶体图卷积神经网络（crystal graph convolutional neural networks，CGCNN）的晶格能回归模型。首先采用自洽屏蔽多体色散校正的DFT方法计算晶格能，建立包含酸、醇、酰胺、氨基酸、酸酐等248种晶型的晶格能数据集；基于所建立的数据集，采用CGCNN进一步建立晶型和晶格能之间的定量回归模型，该模型训练集和测试集的MAPE分别为1.24%和5.04%，R²分别为0.9978和0.9750，表明该模型具有较好的预测效果，可以为高通量筛选稳定的晶型提供理论指导。

在碳达峰和碳中和目标的推动下，开发绿色化学技术，如利用海上风电电解水生产的绿色氢气和从富碳天然气中分离出来的CO₂合成绿甲醇具有重要的社会经济意义。但如何高效分离海洋富碳天然气中的二氧化碳成为其中的关键技术难点，常规的高通量筛选方法用于金属有机骨架（MOFs）分离实际天然气组分CO₂面临着模型复杂性高、求解时间长的问题。提出了一种机器学习辅助的高通量筛选策略，其在训练集和测试集上的R²值分别超过了0.98和0.92，可用于快速从富碳天然气六元混合物（N₂、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、H₂S）中分离出CO₂。

氢气是炼厂中的重要原料，采用氢网络综合的方法能够优化炼厂氢气分配以及其他相关设备的配置，在提高氢气利用率的同时降低能耗。在氢网络中压缩机费用占比较大，氢网络综合的一个重要优化目标是寻求合理的压缩机布置，节约相关费用。提出一个可同步优化氢气分配与级联压缩机布置的氢网络综合模型。该模型将压缩机划分为氢源压缩机、氢阱压缩机和流股压缩机三组，可以考虑共用以及串联压缩机的情况。此外，为了降低模型求解难度，提出合理的简化措施。案例分析表明考虑压缩机分组级联布置模型和简化模型的优化结果均明显优于常规模型，所需的压缩机数目降低，压缩机相关费用减少1.5%~2.1%，证明了所提方法的有效性。

对于催化反应系统，反应器作为物料转化的核心，其关键在于高活性催化剂的选用。生产过程中，催化剂活性随运行时间推移不断降低，影响反应器性能和后续装置的操作。明确系统参数动态变化规律及相应催化剂失活补偿措施，对于强化系统性能，降低生产成本具有重要意义。从可分离反应动力学和物料/能量平衡出发，建立了针对反应器的性能，操作参数及运行时间关联模型；基于拓扑结构分析，夹点分析和级联效应分析，揭示了各装置及系统能耗的时变规律。在此基础上，构建基于系统集成的经济评价指标，用于指导催化剂再生和系统参数调优。以苯选择加氢制环己烯为例，直观展示系统性能/操作参数时变特性。该生产过程催化剂最佳再生周期为1.92年，相较文献结果，优化后的使用周期更贴近工程值，单位产品平均生产成本可降低5.2%。

在利用格子Boltzmann方法（LBM）模拟低毛细数的弹状流流动时，由于气泡发展过程复杂，模型控制参数选择难度大，当所选参数不当时，会产生错误的非物理现象，从而降低计算精度。通过机器学习建立LBM多相流过程模型，采用粒子群算法优化机器学习模型的超参数，进一步优化LBM建模过程中的控制参数，建立了LBM-机器学习-粒子群算法耦合多相流数值模拟模型。基于该模型研究了T型微通道内弹状流流动参数对气泡演化过程稳定性的影响。模拟结果表明，所建LBM多相流模型能预测复杂条件下气泡伸长率，在此基础上通过伸长率分析找到了最优气液两相进口流速关系，有效解决了低毛细数下弹状流流动不稳定性问题，显著提高了模拟计算精度与计算效率。

化工单元的准确快速模拟是化工数字孪生成功实施的关键之一。精馏塔作为最复杂和应用最广泛的化工单元之一，其高效准确求解对于实现化工装置数字孪生具有重要意义。传统精馏塔模型则由于规模较大和热力学性质计算耗时等原因，形成了制约其数字孪生的瓶颈。为此，在简捷精馏塔模型基础上，引入了组分相平衡常数与温度间关联式，以简化相平衡计算，并基于此提出了烃类精馏塔的高效简捷精馏塔模型。最后，通过实际工业中的精馏塔进行验证，结果表明所提出的高效简捷精馏塔模型能有效减少计算耗时，为精馏塔的数字孪生建模奠定了基础。

软测量技术为工业过程中重要变量及难测变量的预测提供了一个有效的解决办法。然而，由于工业过程的复杂化和高昂的数据获取成本，使得标记数据与未标记数据分布不平衡。此时，构建高性能的软测量模型成为一个挑战。针对这一问题，提出了一种基于时差的多输出tri-training异构软测量方法。通过构建一种新的tri-training框架，采用多输出的高斯过程回归（multi-output Gaussian process regression，MGPR）、相关向量机（multi-output relevance vector machine，MRVM）、最小二乘支持向量机（multi-output least squares support vector machine，MLSSVM）三种模型作为基线监督回归器，使用标记数据进行训练和迭代；同时，引入时间差分（time difference，TD）改进模型的动态特性，并通过卡尔曼滤波（Kalman filtering，KF）优化模型的参数，提高其预测性能；最后通过模拟污水处理平台（benchmark simulation model 1，BSM1）和实际污水处理厂对该模型进行了验证。结果表明，与传统的软测量建模方法相比，该模型能显著提高数据分布不平衡下软测量模型的自适应性和预测性能。

软硬配对的密封环广泛应用于旋转式动密封领域，然而动静环间的接触摩擦是引起密封失效的主要原因。分析密封环的接触特性对研究密封摩擦损伤现象乃至预测密封稳定运行具有重要意义。传统研究大多基于密封环微观表面微凸体满足高斯分布的单层特征假设，忽略其存在的分层特征。本研究以干气密封为工程背景，通过测量密封环表面形貌二维数据，利用间断分离法获取分层参数，结合双高斯表面仿真理论对密封环三维重构，使用确定性接触模型对密封环接触特性进行研究，并结合表面仿真分析相关长度、下高斯粗糙度、上高斯占比等对密封接触特性的影响。研究结果表明：经过抛光处理的成品碳石墨密封环分层特征明显。相关长度的增加会减少粗糙峰数量并增加粗糙峰平均曲率半径。上高斯占比的增加导致粗糙峰平均曲率半径略有增加。增加下高斯粗糙度会降低粗糙峰平均曲率半径，增加粗糙峰数量，显著降低接触性能。下高斯粗糙度对表面形貌、接触特性影响最大，而相关长度、上高斯占比对接触特性影响较小。

通过高温碳化制备不同系列碳化金属有机骨架（carbonized metal-organic frameworks，cMOFs），应用于制备洋葱伯克霍尔德菌脂解酶（BCL）微反应器，研究了孔结构和孔道微环境对BCL固定化性能的影响，探索了这些微反应器催化拆分扁桃酸对映体反应的性能。结果表明：cMOFs中的cMIL-53（Al）材料对BCL固定性能最佳，且在循环使用九次后，仍保持（R）-扁桃酸转化率（C）为50%，产物的对映体过剩量（ee_p）超过99%，酶选择因子（E）大于200。通过一系列表征发现，经高温碳化处理的cMIL-53（Al）孔间结构增大，有利于BCL进入cMOF微孔结构，增加BCL空间活性位点；同时煅烧使其表面羧酸官能团含量增加，有利于BCL通过氢键与其表面进行吸附固定，最终明显提高拆分催化性能。相较于传统的有机碱催化方法，本研究提出的酶固定化微反应器具有可重复使用、催化时间短、产物易于纯化分离以及环境污染较低等优点，为新型酶固定功能材料构建提供了新的策略。

在CaCO₃/CaO热化学储能循环的释热（碳酸化）过程中，加压可显著提高钙基材料的循环储热性能。本文对TiO₂掺杂钙基材料（CaCO₃-TiO₂）在加压条件下的碳酸化循环储热性能展开研究，重点讨论了TiO₂掺杂量、碳酸化压力、循环次数等对CaCO₃-TiO₂储热性能的影响。结果表明：掺杂5%（质量分数）TiO₂时，CaCO₃-5TiO₂比纯CaCO₃碱性更强，碳酸化反应更易进行，循环储热性能最好。碳酸化压力升高可以增强CaCO₃-5TiO₂的储热性能，但增强幅度随着压力升高而减小。在最佳工况（0.8 MPa，850℃）下循环30次后，CaCO₃-5TiO₂储热密度是常压下纯CaCO₃的2.9倍。SEM/TEM和BET表征显示，TiO₂与CaO反应生成的CaTiO₃有效缓解了材料的烧结与团聚，循环30次后，煅烧CaCO₃-5TiO₂的比表面积和孔容是煅烧纯CaCO₃的2倍和1.4倍，具有更稳定的加压碳酸化循环储热性能。

构建了包含风力发电、火力发电、蓄电池和电解制氢设备的混合能源发电制氢系统模型，探究大规模风-火发电制氢系统在不同运行策略下的经济效益。以700 MW风电场和350 MW火电厂为研究对象，采用绿电制氢、绿电-谷电制氢和绿电-火电制氢三种策略，建立年利润最大化的混合整数模型，分析不同风力资源和电解槽装机容量下的系统性能，结果表明，风力资源和电解槽容量显著影响系统性能和运行策略的选择。风力充足时，500 MW电解槽容量下绿电-火电制氢最优；风力匮乏时，400 MW容量下绿电-谷电策略在拥有较低碳排放的同时经济性最优。富风季采用绿电-谷电策略，贫风季采用绿电-火电策略的组合方案可在合理碳排放范围内实现最大年利润。此外，还分析了制氢系统投资成本和碳交易机制对氢气价格的影响，发现随着投资成本降低，碳排放相关成本的上升，绿电制氢策略在未来更具有经济性。

为系统分析和评估海上风电制氢系统的热力学性能及经济性，构建了一个在热力学方面充分考虑附属设备、在经济学上兼顾海域特殊性的海上风电制氢系统模型。基于该模型，首先展开了参数研究和敏感性分析，以探讨运行参数对系统性能的影响规律；其次，利用我国海域真实风速数据进行了案例研究，模拟并评估了该海域的制氢能力及系统性能。研究结果表明，风速、电解槽运行温度及运行压力的提升均有助于增强制氢系统的运行性能，其中系统性能对风速变化表现出显著敏感性；案例研究显示该海域全年氢气产量为179908 kg，平均能量效率和㶲效率分别为26.6%和54.4%。然而，成本高昂的海上浮体结构使得氢气平准化成本显著上升。此外，该海域在夏季的制氢能力明显不足，特别是6月份的氢气产量最低，仅为10月或11月的15.3%。

利用加热的快速压缩机研究了氩气稀释下甲烷/氧化亚氮（CH₄/N₂O/Ar）推进剂的自着火特性，使用压力传感器和光信号采集系统同步获得了推进剂自着火过程压力及光信号强度；实验观察到了区分着火和不着火现象的临界着火条件，使用着火延迟期对推进剂的反应活性进行了分析；利用动力学模型对CH₄/N₂O/Ar在中低温下的着火微观反应过程进行模拟和分析。结果表明：CH₄/N₂O/Ar混合气临界着火温度随着压力和推进剂浓度的增加而降低；CH₄/N₂O/Ar混合气的着火延迟期随着温度及压力的增加而缩短。杨模型能够在全温度压力范围内对混合气的着火延迟期进行较好的预测。其着火过程中CH₄主要通过H提取反应消耗，而N₂O主要通过分解反应及N₂O + H\stackrel{}{̿}N₂ + OH反应消耗。

为了探究有机朗肯循环（ORC）对环境的影响，进一步完善ORC对环境影响的研究，基于常规㶲环境法、高级㶲环境法和增强㶲环境法对生物质双级蒸发双回热有机朗肯循环（DEDR-ORC）系统进行环境分析，并使用五个评价指标对其结果进行对比分析。研究结果表明：常规㶲环境法和高级㶲环境法得出组件的改进潜力不尽相同，和高级㶲环境法相比，增强㶲环境法分析得出锅炉的改进顺序发生了变化，从第四变为第三，生物质锅炉的总可避免对环境的影响比高级㶲环境法分析结果提高了22.370 \mathrm{P}\mathrm{t}\mathrm{s}/\mathrm{h}。其他组件和高级㶲环境法得出的结果相差不大，说明生物质DEDR-ORC系统对环境的影响主要来自于组件的㶲损失和系统排放的污染物。研究结果可为ORC领域的环境分析提供理论支撑与技术参考。

煤粉预热解燃烧方法是降低氮氧化物和稳定燃烧的有效途径。为了探究煤粉预热解燃烧特性，建立了适用于煤粉预热解燃烧的RPM-MSRM（random pore model-multiphase surface reaction model）模型，并探究了空气系数对热解气生成和燃料氮转化过程的影响。研究结果表明：煤粉预热解后挥发分热解和部分焦炭气化生成大量热解气［23%~38%（体积分数）］和高温焦炭（>800℃），烟气射流刚性增强，有助于提高燃烧稳定性；空气系数是影响煤粉预热解特征的主要因素，空气系数与出口温度呈正相关关系，与热解气浓度呈负相关关系；本装置的最佳预热解空气系数为0.3，此时装置出口NO _x 浓度最低为26.82 mg/m³（@6%O₂，标准工况），燃料氮的还原效率最高为99.51%。因此，煤粉预热解燃烧应尽量保持在最佳空气系数下进行以达到最佳的降氮效果。

为了解决化石能源枯竭和环境污染的问题，固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell，SOFC）作为能量高效转换设备得到了快速发展。采用COMSOL软件建立平板式SOFC多物理场耦合模型，综合考虑电、热、流动和传质多物理场的相互作用，研究SOFC在输出电压、空气流速和燃料流速变化条件下的局部瞬态响应特性。结果表明，在输出电压为0.5、0.6和0.8 V时，燃料流速突降为0，功率密度变化幅度分别为-67%、-60%和-56%；电池功能层平均温度变化幅度和趋势呈现显著差异；燃料流速对于电池性能的影响明显大于空气流速变化；由于电池中电化学反应的直接参与和电极表面的快速反应，导致输出电压变化时，功率密度的响应速度最快。本研究为SOFC的优化设计提供了重要的理论依据和技术支撑。

太阳能采暖系统中的储热水箱解决了太阳辐射间歇性和用热负荷不匹配的问题，但传统水箱内冷热水掺混严重，限制了系统的广泛应用。针对新型空气源热泵微通道太阳能集热器系统，建立了储热水箱间接式非稳态蓄放热过程模型并提出优化方案。三维数值模拟分析了优化前后储热水箱的蓄热特性，研究了不同结构水箱在蓄热过程中的斜温层厚度、蓄热能力、Nusselt数及㶲量变化。研究显示，下置换热单元且无竖管的原结构水箱水体掺混最严重，上置换热单元分层效果最佳但蓄热能力差；下置换热单元配合竖管显著提升分层效果及蓄热能力，3600 s内蓄热能力提高18.87%，㶲量增加1322.14%。优化方案中，当水泵流速0.25 kg/s、竖管高度1300 mm、直径100 mm时，储热水箱综合性能最佳。

针对原油重质沉积物超声波空化微射流清洗作用机理不明确、微射流对沉积物的冲击作用缺乏定量表征等问题，建立了超声波空化微射流冲击清洗重质沉积物的仿真模型，通过数值仿真和实验研究了超声波空化微射流对沉积物的清洗机理及规律。结果表明：超声波空化微射流存在高度随机性，导致沉积物表面形成大量不均匀凹坑，凹坑直径近似呈GEVⅡ分布；沉积物内部及壁面黏结处出现扩展性裂纹，促使沉积物剥离；沉积物表面凹坑直径和深度与超声波声压呈线性增大规律，超声波对凹坑深度的影响大于直径的影响。超声波功率从100 W增大到300 W，声压从100 kPa增加至200 kPa，超声波作用60 s，实验得到凹坑平均直径从6.10 μm增大至7.38 μm，平均深度从1.18 μm增加至3.46 μm；数值仿真计算凹坑直径从9.60 μm增大至9.80 μm，平均深度从1.42 μm增加至3.89 μm。

本文针对有机污染土壤，开发了一种多元催化氧化技术。以过硫酸钠和双氧水作为氧化剂，Fe²⁺和Cu²⁺作为过渡金属活化剂，同时以抗坏血酸作为络合剂，形成均相液体修复药剂。在50℃的反应条件下耦合紫外光照处理，形成过渡金属离子、热、光三元活化体系。其中Cu²⁺的添加有效促进了Fe³⁺向Fe²⁺的还原过程，抗坏血酸的加入有效调节Fe²⁺的持续活化作用。本氧化体系中主要依靠活性自由基\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{·-}和HO·对有机污染物进行降解。将开发技术应用于高浓度有机污染地块土壤修复中，经30 d修复后土壤中OPs、PAHs、BTEX去除率分别为85.0%、60.5%和73.0%。实现了土壤中有机污染物的高效去除，为我国复杂污染场地安全开发与土地资源价值提升提供一定依据。

芳香二硫类化合物作为一类新型LED光引发剂近年来备受关注，但已报道的芳香二硫类光引发剂的吸收波长较短，无法应用于穿透性更强的长波长LED光源所触发的光聚合体系。因此，设计并合成了一种长波长对甲氧基肉桂酰甲酰胺基二硫化合物光引发剂（O-BSCF），详细探讨了O-BSCF的光吸收、光降解及光引发性能。研究结果表明，O-BSCF最大吸收波长在217 nm 处，在波长405以及455 nm有一定的光吸收。O-BSCF在405以及455 nm LED光照下均能高效地引发双酚A缩水甘油酯（Bis-GMA）/三乙二醇二甲基丙烯酸酯（TEGDMA）体系的光聚合。在405以及455 nm LED光照下辐照200 s时，O-BSCF所引发的Bis-GMA/TEGDMA的最终双键转化率分别为85.2%和72.5%，最大双键聚合速率分别为3.05%/s和1.69%/s，均高于对照组CQ/DMAEMA所引发的。O-BSCF的降解机理是在光照下S—S键断裂产生芳硫自由基，引发丙烯酸酯类单体光聚合。并且，O-BSCF展现出优秀的光漂白性能，其在无色和深层LED固化领域具有巨大的应用潜力。

为改善硬脂酸（SA）相变储热性能，分别将氮化硼（BN）、丝瓜络碳（CLSF）以及BN-CLSF混合物作为添加剂加入SA制备复合材料，并研究不同添加剂对硬脂酸相变储热性能的影响。结果表明，当加入BN-CLSF的质量分数为2.5%时，复合材料的热导率最大可提高16.4%，对应的熔化潜热为153.04 J·g^-1。相比于纯SA相变材料，复合材料的熔化时间最大缩短了72.3%，凝固时间最大缩短了33.3%。当光照时长为550 s时，复合材料SA/CLSF的表面温度较纯SA提高了11.14℃，表明添加CLSF有效提高了复合材料的光热转换能力。所制备基于丝瓜络碳材料的硬脂酸相变材料具有良好的热物理性能与光热转换能力，在太阳能光热利用、建筑节能、工业余热利用等领域具有广阔应用前景。

为解决磷尾矿的堆积问题，以磷尾矿和低品位磷矿为主要原料，以B₂O₃、Al₂O₃、KCl等为助剂，通过热法加工实现磷尾矿及中低品位磷矿的活化并制备玻璃肥料。通过单因素和响应曲面实验探究了K-B-Al体系对磷尾矿体系熔融特性的影响，结合X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱仪（XPS）探讨了助剂添加对熔融产物元素活化效果和渣相结构的影响。结果表明，在磷尾矿、低品位磷矿、蛇纹石、KCl、B₂O₃、Al₂O₃配比为55∶25∶20∶7∶10∶1.5时，体系熔融流动温度T_F最低为1135℃，较常规体系降低335℃。在1350℃时熔融所得玻璃肥料P₂O₅、CaO、MgO活化率均达到95%左右。分析了熔融温度和助剂对物料玻璃网络结构的影响。在所选工艺条件下B₂O₃以断裂硅氧网络为主，Al₂O₃既参与网络组成，也破坏硅氧网络。

设计并搭建了一套通过喷雾闪蒸方法制备微纳米颗粒的实验装置，将含有有机溶质的溶液喷入真空腔室内进行闪蒸，以得到相应的微纳米有机颗粒。实验涵盖了3.0~4.5 MPa的初始压力、130~200℃的初始温度以及三组不同直径的喷嘴和四种有机物溶质。使用0.10 mm的喷嘴，制得的对甲苯磺酰胺颗粒尺寸分布在0~30 μm。提高喷雾初始温度与压力可使小尺寸颗粒占比提高，平均直径减小，这对颗粒的细化作用十分明显。当增大喷嘴直径时，雾化效果变差对闪蒸的抑制将会增大颗粒的尺寸和不均匀性，因此使用小口径喷嘴能够获得更小、分布更集中的颗粒。而不同有机溶质制得的颗粒形态与大小均有不同，但颗粒尺寸都分布在40 μm以内，表明本实验装置具有一定的普适性。

无机钙钛矿因其优异的光、热稳定性而备受关注，但往往高效率的无机钙钛矿太阳能电池要用到有机材料进行修饰，在一定程度上限制了器件稳定性的提升。为了有效解决这一问题，提出一种相异质结（PHJ）策略用以界面修饰制备高效率的无机钙钛矿太阳能电池（IPSCs），即在无机钙钛矿的光吸收层上界面和空穴传输层之间利用旋涂甲醇溶液结合蒸发碘化铯（CsI）的方式进行PHJ的构建。实现了界面缺陷的有效管理，降低了非辐射复合，促进了载流子的驱动和分离。最终，基于该PHJ策略的正式结构（N-I-P型）IPSCs实现了20.56%的光电转换效率，远高于参考组的18.03%，在65℃的氮气（N₂）氛围下放置1000 h，可保留其初始效率的86.14%。

开发高离子电导率的电解质对于提升半导体离子燃料电池（SIFC）在中低温下的电化学性能至关重要。为此，采用溶剂热法制备核-壳结构CeO₂@La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ （CeO₂@LSCF）复合电解质材料，通过对其物相信息、微观形貌及价态演变进行分析，进一步将其作为SIFC电解质测试其电化学性能和燃料电池性能，研究核-壳结构异质界面电荷传输及内建电场作用机理。结果表明：550℃时，CeO₂@LSCF作为燃料电池的电解质，在1.08 V开路电压下，获得942.2 mW·cm^-2的最大输出功率密度。作为混合离子和电子导体的SIFC电解质材料，核-壳结构CeO₂@LSCF具有潜在的应用前景。

通过一步氧化制备Mn₃O₄，研究反应过程中温度、转速、氨锰摩尔比以及氨水流速变化对Mn₃O₄结构、形貌、粒径的影响。结果表明，升高温度会加快反应速率，降低体系过饱和度，从而增加产物的粒径；随着转速增加，溶液高速流动带来的剪切力会使Mn₃O₄的粒径趋于减小且分布更为集中；氨锰摩尔比的提高会直接降低体系的过饱和度并优化晶体的生长，使Mn₃O₄的粒径增加，球形度更好。其中，在搅拌转速900 r/min、氨锰摩尔比为2.0、温度为70℃的条件下获得的Mn₃O₄粒径D₅₀为10.3 μm，振实密度高达2.65 g/cm³，比表面积仅为0.369 m²/g。在此基础上，通过反应前期调低氨水流速加快成核，在反应后期调高氨水流速从而促进颗粒生长的方式，将Mn₃O₄粒径D₅₀降至5.34 μm，同时保证了2.51 g/cm³的高振实密度和0.400 m²/g的低比表面积。将粒径为10 μm级和5 μm级的Mn₃O₄作为前体混合Li₂CO₃烧制成LiMn₂O₄正极材料，结果表明10 μm的样品拥有更好的循环性能，在1 C的倍率下首圈放电比容量达到121.3 mAh/g，循环200圈后容量保持率为92.8%；5 μm样品具有更好的倍率性能，在3 C、5 C、10 C倍率下的比容量分别为102.6、93.4、77.6 mAh/g。