金属-有机框架（MOF）是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键形成的新型多孔材料。它们展现出结构多样、高比表面积、高孔隙率、结构与性质多样化调控等优点。近年来，MOF在吸附、分离、催化和传感等不同领域的应用逐渐受到关注。然而，MOF宏量制备面临着合成条件严苛、反应时间延长、产量低以及成本高等化学工程领域的挑战。因此，研究人员正在探索各种新的合成方法，如水热/溶剂热法、常温快速合成法、溶剂回流法、碱辅助法、机械化学法、电化学法、微波辅助法、超声波辅助法、喷雾干燥法、干凝胶转化法、加速老化法等。以此为主题，综述了宏量制备MOF的方法，并对成本、环境影响、安全性和可行性进行了评价，也简要讨论了MOF成型加工技术的最新进展，展望了未来MOF材料在宏量制备与成型方面的挑战与机遇。

有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）作为一种先进的热能转换技术，因其在回收低品位热能、地热能、太阳能等领域的广泛应用而备受关注。近年来，随着自动化与人工智能技术的发展，ORC系统逐渐实现了全流程自动化和智能化的系统转型，但针对ORC系统工艺过程预警诊断的研究严重不足。在这一背景下，首先介绍了工艺时序数据的表示方法和特性；其次，探讨了基于解析模型、知识驱动与数据驱动的建模技术在预警诊断中的应用；最后，分析了当前技术应用于ORC系统工艺过程在数据、模型、系统和应用四个层面所面临的挑战，并提出了未来研究方向。旨在促进ORC系统在工业领域的技术进步和工业应用，为实现更安全、高效和智能的能源转换系统提供理论基础和技术支持。

CO₂直接空气捕集（DAC）技术相对于传统的固定源烟气捕集技术具有位置灵活、应用广泛等优势，但由于大气中CO₂浓度极低（仅为0.04%左右），DAC技术的高能耗成为阻碍其商业化的首要难题。聚焦吸附法DAC技术的能耗问题，先后进行理论分析和案例引证。DAC技术的CO₂分离理想最小功为19.64 kJ·mol^-1（温度298.15 K，捕集率50%，纯度95%），为同等条件下烟气捕集技术的3.5倍。再生温度393 K时变温真空吸附循环（TVSA）第二定律分离效率为22.75%。吸附、排空、再生、冷凝、压缩等过程主要通过机械能和热能推动。其中排空过程机械能仅占3%左右；冷凝过程热能可以通过回热循环回收；压缩过程机械能由目标压力决定，在部分研究中计入DAC能耗。吸附过程流动机械能受反应器压降主导，床层厚度减小和吸附剂有序堆积均能够改善流动损耗问题。再生过程热能占DAC能耗的主要部分，为50%~80%，再生温度、反应器与吸附剂的质量比、吸附剂对H₂O吸附性的强弱，均能造成热耗的成倍变化。在分析过程能耗的基础上，给出了吸附法DAC在反应器设计、循环方式及操作参数、自然环境及能量来源等方面的能耗优化建议。

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）作为新型非金属光催化剂，凭借其可见光响应和环境兼容性，在有机污染物降解领域备受关注。然而，其本征光生载流子复合率高、光谱吸收范围窄（<460 nm）及表面活性位点不足等缺陷，导致光量子效率低下。通过能带工程优化与界面电荷定向传输，构建异质结体系，可显著提升载流子分离效率并拓宽光响应边界。相较于金属基异质结，g-C₃N₄基非金属体系在避免重金属溶出风险的同时，展现出更优的化学稳定性。然而，关于不同类别非金属材料与g-C₃N₄构成的非金属异质结材料在光催化降解水中有机污染物方面的研究，目前尚缺乏系统的综述。本文综述了不同非金属材料，如碳材料、黑磷、氮化硼、共价有机框架（COF）、苝二酰亚胺（PDI）、氮化碳等分别与氮化碳构建非金属型复合异质结材料的结构特征、构建策略、催化降解效率、机理及其性质，对典型的g-C₃N₄基非金属异质结光催化剂的研究成果进行了系统总结。最后，指出了当前g-C₃N₄基非金属异质结复合材料面临的挑战，并对其未来的发展前景进行了展望。

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。

采用超临界CO₂辅助制备生物可降解聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）/聚乳酸（PLA）形状记忆发泡材料，研究了PLA含量对PBAT/PLA复合材料中CO₂溶解扩散行为、熔融结晶、流变行为及发泡行为的影响，考察了PLA含量对PBAT/PLA发泡材料的形状记忆性能和力学性能的影响。结果表明，PBAT有利于PLA分子链段局部运动，促进了PLA的冷结晶过程；在低频剪切作用下，随着PLA含量的增加，PBAT/PLA的复数黏度增加；PLA降低了CO₂在PBAT/PLA复合材料中的解吸扩散系数，提高了发泡材料的刚性，起到稳定泡孔形貌和抗收缩的作用；PLA质量分数20%时，复合材料获得最大稳定发泡倍率20.5倍，PBAT/PLA发泡材料（发泡倍率7.5）形状固定率为86.8%，形状恢复率为94.3%，综合性能最佳。PLA有利于提高PBAT/PLA发泡材料的形状固定率，但不利于其形状恢复率。同时，PLA质量分数低于20%时，PLA的引入提高了PBAT/PLA发泡材料的拉伸/压缩模量和强度。

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。

流化床技术在工业中应用广泛，其中天然铀转化、直接还原炼铁、化学链燃烧等工业过程中使用的是颗粒密度在4.0 g/cm³以上的重质颗粒，而传统化工、能源行业广泛使用的则是密度较小的轻质流化床颗粒。综述了重质颗粒流态化技术在工业中的应用情况，梳理了目前重质颗粒流态化基础的研究进展。已有的实验测量和数值模拟研究均表明重质颗粒的流态化行为与低密度颗粒存在显著差异，且针对低密度颗粒的一些研究规律并不能完全适用于重质颗粒流化床。当前，对重质颗粒的流态化基础研究尚不充分，特别是在流域转变、传热传质特性、颗粒混合分级特性、反应过程强化技术等研究方面，与传统低密度颗粒流态化的基础研究相比，存在巨大的基础研究空白。最后结合相关工业过程的需要，重点讨论了近期应重点补充的重质颗粒流态化基础研究的内容。

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。

多孔液体（PLs）是一种具有稳定永久孔隙结构及流动性的新型材料。以2-甲基咪唑锌盐（ZIF-8）纳米粒子为主体，1-乙基-3-甲基咪唑双（三氟甲磺酰基）亚胺（[EMIm][NTf₂]）为位阻剂，合成了一种Ⅲ型多孔液体。研究了ZIF-8负载量、SO₂浓度、SO₂流量和温度对PLs吸附性能的影响。结果表明，PLs具有一定的流动性、热稳定性和永久孔隙结构；ZIF-8的加入能显著提高离子液体位阻剂的SO₂吸附能力，当ZIF-8负载量为25%时，PLs对SO₂的饱和吸附量（0.41 mmol/g）远高于纯离子液体（0.05 mmol/g），ZIF-8与离子液体的协同效应达到61.6%，同时具有较高的吸附速率（0.37 mmol/(g·min)）。PLs对SO₂的吸附行为符合Avrami吸附动力学模型，PLs主要通过化学键和范德华力的共同作用对SO₂进行吸附。PLs经过4次再生后仍具有较高的吸附能力。

针对传统二氧化碳加氢制甲醇单程转化率低的问题，提出了一种新的工艺：共电解耦合CO₂间接加氢制甲醇（Co-SOEC-CO₂tM），该工艺由共电解制取合成气单元、精馏单元以及二氧化碳捕集单元组成。基于工艺全流程模拟数据，进行公用工程电气化改造，并采用元素利用率、能效、CO₂排放、生产成本指标等对新工艺进行技术经济评价，并与传统甲醇合成工艺进行对比分析。结果表明：新工艺的能效最高可达61.76%，远高于其他传统工艺。新工艺的氢元素利用率为70.99%，碳元素利用率为80.84%，CO₂排放可以低至0.197 t/t （MeOH），相比于其他合成甲醇工艺具有明显优势。然而，当前可再生能源电价为0.35 CNY/kWh，新工艺成本较高，随着可再生能源的大力发展，未来电价下降至0.1 CNY/kWh时，新工艺的成本最低可降至1785.16 CNY/t （MeOH），具备良好的经济可行性和优势。

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。

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。

锂金属电池以其极高的理论能量密度被广泛认为是推动高能量密度电池技术革新最有前途的技术途径。针对不同的电解质体系（液态/固态），锂金属电池内部不同的应力状态与材料特性差异使得其所面临的核心挑战迥异。液态电解质中需要重点关注锂枝晶的不可控生长，而固态体系中则首先需要侧重于固-固界面的接触。系统综述了锂金属电池在不同电解质体系中，外部压力与内部应力如何共同作用于电池结构，进而影响其电化学性能与行为表现。通过深入剖析，分析了力学因素在促进电池性能提升中扮演的关键角色。最后，对当前锂金属电池研究领域内广泛采用的力学夹具技术进行了全面梳理与评估，总结了这些工具在实验研究中的具体应用与成效，旨在为锂金属电池技术的持续开发与商业化进程提供有力的技术支持与理论指导。

甲基铝氧烷（MAO）是多种烯烃聚合体系的重要助催化剂，但其生产难度大、经济性差，并且在脂肪烃溶剂中溶解度低、稳定性差，因此，通过对MAO改性克服上述问题具有重要研究价值。针对MAO改性的主要技术路线，综述了水解法、非水解法及其他改性策略，并重点介绍基于3D打印技术的改性甲基铝氧烷（MMAO）流动化学反应器设计和合成方法。该MMAO连续流合成平台包括异丁基铝氧烷（IBAO）合成模块、IBAO与三甲基铝（TMA）快速络合模块以及异丁基改性产品iBu-MMAO合成模块，通过有效降低固体堵塞和热失控的风险，实现安全、稳定、连续合成MMAO，收率最高可达80%，且该产品与市售产品的助催化活性相当。在此基础上，综述了MMAO的分析与检测手段，及其系列产品在聚合体系中的应用，为MMAO的合成及应用提供理论支持与技术指导。

基于三周期极小曲面（TPMS）结构的流道设计具有复杂的几何构型和较大的换热面积，能显著强化流场扰动以提升换热性能。针对高储热功率等极端应用需求提出了基于TPMS结构的三通道高效相变储热换热器设计方案，并采用数值模拟方法，以传热系数、Nusselt数、单位长度压降、摩擦系数、归一化换热评估参数j因子以及归一化综合性能评估参数η因子等为评估标准，对比分析不同构型的换热、流阻以及储热特性。结果表明：换热与流阻性能均随着孔隙度的增大而提升，同一孔隙度下Diamond型结构的传热系数更高，而Schwarz型结构的Nusselt数更高；储热密度随孔隙度的增大而下降，但储热功率密度随孔隙度的增大而提升，Schwarz型85%孔隙度结构的储热功率密度高达185.6 MW·m^-3。研究结果可为设计新型高效潜热储热系统提供参考。

在复杂工业生产过程中，为提高产品质量和生产效率，建立准确的工业运行状态性能等级评估模型十分重要。近年来，深度学习技术在这个领域中取得了一些进展。然而，实际工业生产过程中经常遇到数据样本不平衡情况，现有的深度学习性能评估方法在有限的少数样本中挖掘有价值的特征信息能力不佳，从而导致性能评估准确度低。为此，设计了一种双变分自编码器权重特征自适应融合的生成对抗网络（generative adversarial network based on weighted adaptive feature fusion network of double variational autoencoder，DVAE-WAFFN-GAN），对较少类别样本进行增强，提高了性能评估的准确度。该方法将VAE和GAN网络进行结合，首先用稀少类数据去预训练卷积变分自编码器（CNN-VAE）和长短时记忆变分自编码器（LSTM-VAE）提取真实数据的时空特征信息。训练生成网络时，随机噪声先输入到预训练的两个解码器中，解码器输出真实样本编码后的特征向量，再利用注意力机制设计权重自适应特征融合网络（WAFFN）对两个变分自编码器解码器输出的特征向量赋予不同权重进行融合，利用融合后的特征向量代替原始GAN中的随机噪声去生成数据，从而提高生成器生成数据的质量，提高性能评估的准确率。最后将该方法在样本不平衡的工业数据集上进行仿真实验。

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。

温度是影响电池寿命、能量转换效率和安全性的重要因素之一，高效的电池热管理系统（battery thermal management system，BTMS）能够有效控制电池充放电的温度和均温性。选择石蜡-膨胀石墨复合相变材料（composite phase change material，CPCM）与工质为丙酮混合物的微槽平板热管（flat heat pipe，FHP）结合，建立了一个复合热管理实验系统，通过改变热管理方式，对该热管理系统性能进行实验研究。结果表明，在低放电倍率（1C）下，相较无热管理的自然对流，3 m/s风速的风冷能够将电池最高温度降低19.42%，温控效果最好；而低发热量下相变材料未能达到熔化温度，但与平板热管耦合后也能实现最高温度下降12.55%。在较高放电倍率5C时，电池很快达到相变材料的熔化温度，最高温度降低32.10%，而风冷散热降低20.39%，相变吸热呈现显著优势，且电池间最大温差也始终维持在5℃以内，满足均温性要求。

有机超强碱质子离子液体作为一种绿色溶剂，在CO₂捕集领域展现出独特优势。选择由1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU）和N-叔丁基二乙醇胺（NtBuDEA）反应生成的有机超强碱双阳离子质子型离子液体[DBUH]₂[NtBuDEA]为吸收剂，通过密度泛函理论和分子动力学模拟分析其与CO₂之间的微观结构、作用机理及吸收过程。研究发现，阴离子[NtBuDEA]^2-的烷基氧负离子在CO₂吸收过程中发挥关键作用，与CO₂发生化学键合作用，生成烷基碳酸盐[NtBuDEACOO]^2-。CO₂分子从气相扩散到吸收剂表面并在气/液界面处聚集，其吸收量在达到最大值后围绕平均值波动。温度和压力是影响CO₂吸收的关键因素，降低吸收温度和提高CO₂分压有利于CO₂的捕集。水的存在虽降低了吸收剂与CO₂的相互作用能，却提高了CO₂的传输性能。

目前氦气提取过程，存在过度依赖于液化天然气生产过程的富氦尾气、催化氧化破坏式脱氢引入新杂质和高能耗的问题。因此，提出基于资源广泛的贫氦管输天然气的多级膜-电化学氢泵-吸附耦合提氦工艺，利用管输天然气压力和多技术梯度产品化除杂提氦策略，生产氦气、燃料电池氢和二氧化碳多元化产品，实现贫氦管输天然气经济性提氦。运用Aspen HYSYS软件对1.00×10⁵ m³/h贫氦管输天然气耦合提氦工艺模拟优化，考察了回收率、膜性能和氦气浓度对工艺经济性的影响，模拟结果表明：在典型管输压力4.0 MPa和0.04%(体积分数)He时，采用中渗透性中选择性气体分离膜，且氦气回收率为50%~70%时，贫氦管输天然气提氦耦合工艺经济性较好，氦气盈亏平衡价格为115.5~123.2 CNY/m³，且随着氦气浓度增加盈亏平衡价格逐渐减小，为贫氦资源经济性利用提供极具工业前景技术路线。

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。

碱性电解水制氢技术在规模化应用过程中仍存在组件腐蚀、管道结构劣化等可能引发氢氧混合和氢气泄漏的风险，对系统运行安全构成威胁。通过分析碱性电解水制氢系统的结构组成和工作机理，识别出影响制氢安全的关键组件和原因。针对电极催化剂在高电流密度下活性位点不足和稳定性差的问题，提出采用三维电极结构设计或者构筑亲水疏气界面的方法。对于隔膜材料因亲水性不足和机械强度缺陷引发的氢氧混合风险，亟需开发性能优异的隔膜材料。本文还揭示了各操作参数和波动工况对气体纯度的影响机理，指出当前通过调整单一参数提高气体纯度方法的不足。为工业大规模碱性电解水制氢安全提供理论支撑。

以磷酸为刻蚀剂选择性刻蚀Si₃N₄和SiO₂堆叠结构中的Si₃N₄，是3D NAND闪存芯片制造过程中最关键的步骤之一。随着3D NAND存储单元堆叠层数的不断升高，扩散限制越来越严重，刻蚀产物偏硅酸浓度梯度不断加大，致使刻蚀工艺面临刻蚀选择性低、氧化物回沾等问题。针对上述3D NAND湿法刻蚀问题，结合表征和动力学实验，获得了有无偏硅酸影响的磷酸刻蚀Si₃N₄和SiO₂动力学模型。结果显示Si₃N₄刻蚀过程是水和磷酸等含氧亲核试剂对Si原子的亲核攻击过程，磷酸刻蚀Si₃N₄和SiO₂的反应活化能分别为60.71 kJ·mol^-1和66.90 kJ·mol^-1，亲核试剂破坏Si—O键所需能量高于Si—N键。包含偏硅酸影响的Si₃N₄和SiO₂刻蚀动力学显示偏硅酸浓度越高Si₃N₄和SiO₂的刻蚀速率越小，并且SiO₂刻蚀速率对偏硅酸浓度的变化更敏感。本工作的研究结果可为3D NAND磷酸湿法刻蚀工艺的设计优化提供一定的基础数据和理论认识。

金属有机框架（metal organic frameworks，MOFs）材料，以其高比表面积、大孔体积以及结构可调等特性，在气体储存、吸附分离以及催化等诸多领域引起了广泛关注。近年来MOFs的数量呈现爆发式增长态势，这使得针对特定应用场景探寻合适的MOFs成为一项极具挑战性的任务。在此情形下，高通量计算筛选（high-throughput computational screening，HTCS）成为从海量材料中筛选出高性能目标MOFs最为有效的研究方法。HTCS会产生大量多维的数据，而这些数据可进一步用于机器学习（machine learning，ML）训练。最近，将ML应用到MOFs的HTCS中成为新的热点，它不仅可以揭示材料潜在的结构-性能关系，还可以洞悉它们在不同应用中的性能变化，尤其是在气体储存和分离方面。本综述着重介绍了ML辅助HTCS在MOFs气体分离领域的最新技术进展，系统分析了在探寻高性能MOFs时ML与HTCS相互协同以提升筛选效率的内在机制，深入探讨了在这一新领域中呈现出的机遇和挑战。

固态金属二次电池虽然具有较高的能量密度和良好的安全性，但是当前普遍存在固态电解质离子电导率低、电极与固态电解质界面接触性差和金属负极枝晶生长等问题，这严重阻碍了其在大规模储能中的应用前景。压电材料能够实现机械能和电能的相互转换，具有极化产生内电场的特性，在固态电池中可以用于抑制空间电荷层、促进离子输运动力学、调控金属均匀沉积等。首先介绍了压电材料的基本概念、分类和工作原理，然后详细评述了近年来压电材料在固态金属二次电池中的研究现状，最后对压电材料应用于固态电池中存在的主要问题和未来发展前景进行了总结和展望。

近年来，稀土元素改性二氧化钛（TiO₂）在环境催化领域展现出巨大潜力。采用溶剂热法制备了一系列稀土元素修饰的RE-B-TiO₂（RE：Nd、Sm、Eu、Er、Tm）纳米催化剂，并系统探究了其在可见光下降解盐酸四环素（TCH）的性能与机理。其中Er-B-TiO₂展现出最优的可见光催化性能。多尺度表征技术（XRD、TEM、XPS等）证实，Er-B-TiO₂由具有双晶面暴露特征的双锥体纳米单元自组装形成纳米棒结构，这种独特的晶体构型显著促进了光生载流子的空间分离效率。在可见光照射下，Er-B-TiO₂对TCH的降解效率在120 min内达到93.2%。深入研究表明，Er³⁺掺杂通过以下协同效应显著提升催化性能：（1）引入丰富的氧空位缺陷；（2）有效抑制光生电子-空穴复合；（3）通过4f能级调控将光响应范围扩展至可见光区。系统考察了环境因素对降解效率的影响，发现溶液pH和特定阴离子（如Cl^-、\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}）对反应过程具有显著调控作用。结合自由基捕获实验和EPR分析，证实超氧自由基（·{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}）是降解过程中的主要活性物种。通过高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）的分析揭示了TCH的降解路径，毒性评估表明降解中间体的生态毒性显著降低。本研究阐明了稀土元素通过能带工程增强TiO₂光催化活性的内在机制，可为设计高效稳定的可见光响应型环境催化剂提供新思路。

煤直接液化产物分子组成复杂，探究产物的详细分子组成对煤制油工艺的优化具有重要意义。建立了煤液化油及其加氢过程产物的全二维气相色谱-飞行时间质谱/氢火焰离子化检测器（GC×GC-TOF MS/FID）分子层次的组成和结构定性定量表征方法，揭示了煤液化加氢反应规律。GC×GC-TOF MS液化油分子组成表征技术通过分子极性在二维上的差异初步解决了一维色谱中多个化合物因保留时间相近共逸出的问题。煤液化油加氢后环烷烃含量增加，芳烃含量减少。在循环溶剂中主要通过三环、四环芳烃分子不同程度的氢化分子起到溶氢供氢的作用。另外，针对煤直接液化石脑油和柴油也建立了GC×GC-TOF MS/FID烃族组成表征，与直馏加氢汽柴油的族组成含量相比，煤直接液化产物中含有较多的环烷烃化合物。

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。

近年来，随着新能源汽车的高速发展，对电池的比容量、循环效率以及安全性提出了更高的要求。硅基负极材料因超高理论比容量（4200 mAh/g）和丰富储量成为突破锂离子电池能量密度瓶颈的核心方向，但其产业化进程受制于锂化过程中>300%的体积膨胀及SEI膜动态破裂引发的结构失效。综述了国内外在硅材料与其他物质的材料制备、复合工艺、元素掺杂、结构设计、纳米化硅材料以及SEI膜研究等方面的前沿研究成果，并阐述了硅负极产业化方向的未来发展，为硅基负极的发展提供了重要参考。

明确水平井温度分布规律对于利用井温数据解释天然气产量至关重要。利用水平段多相参数测试实验装置，发现水平段温度分布特征与孔眼进气量、含水率以及相邻孔眼的温降密切相关，并分别建立了基于温差的流量及含水率预测关联式。实验结果表明，气体流入量越大，孔眼下方温度越低，而含水率增大会减弱气体通过孔眼时的温降，气体的节流温降效应在体积含水率达9%时消失。当多孔同时进气时，下游温降受上游温降影响显著，并随相邻孔眼间进气比增大而呈线性增强趋势，说明在纯产气阶段，利用温度数据计算射孔段产量时需要考虑射孔段间的温降干扰。但当下游孔眼流入气液两相时，随含水率的升高，上游温降对下游温降的影响逐渐降低。

在全球“脱碳”进程加速的背景下，产品碳足迹将成为衡量企业及产品环境责任的关键指标。石油化工行业作为我国减碳的重点领域和国民经济的支柱性产业，其碳足迹评价工作不仅是推动行业绿色转型及应对国际贸易新壁垒的必要准备，也是促进行业实现“碳达峰”“碳中和”目标的重要途径。首先从与碳足迹相关的核心概念出发，通过系统辨析生命周期评价方法、生命周期碳足迹评价方法以及石化行业碳盘查评价框架等内容厘清了目前碳足迹评价方法的发展脉络。然后进一步分析了碳足迹相关国际标准体系及主流工具的特点，为石化行业重点产品建立国际互认的碳足迹核算标准和数据库提供参考。最后总结了石化行业碳足迹评价的典型应用案例和瓶颈问题，为未来领域的进一步发展完善指明方向。

锂离子电池因其高能量密度、低成本与长循环寿命在近年来得到广泛应用，电池模型的研究也迅速发展。与等效电路模型相比，机理模型能够对不同温度、不同工况下电池的性能表现进行高精度预测，然而模型的精度高度依赖参数的精度，传统侵入式测量方法烦琐且精度无法保证，基于电压、电流等数据对电池模型的参数进行辨识成为研究的热门。综述了锂离子电池机理模型参数辨识的关键步骤，包括模型建立、参数敏感性分析以及最终的参数寻优。

集成电路产业中光刻技术的迅速发展对光刻胶的性能提出了更高的要求。有机-锡配合物在光刻分辨率和线边缘粗糙度方面表现出优异的特性，但其光刻灵敏度和薄膜稳定性相对较差。本文报道了一种新型的丙烯酸配位的三苯基锡光刻材料Sn1Ac，该材料可同时用于深紫外光刻和电子束光刻。通过与四（3-巯基丙酸）季戊四醇酯（PETMP）形成氢键，成功克服了旋涂薄膜稳定性差的缺陷，其光刻留膜率超过93%。Sn1Ac与PETMP的混合薄膜显示出卓越的负性图案化性能。在电子束光刻条件下，该混合薄膜的分辨率优于15 nm，且线边缘粗糙度低于2 nm。通过X射线光电子能谱等测试手段，提出了锡-碳酸根和硫醇-烯点击反应的协同交联曝光机理。

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。

电控离子交换技术（electrochemically switched ion exchange，ESIX）是将电活性离子交换材料（EXIMs）沉积或涂覆在导电基底上，通过电化学控制导电基底上活性材料氧化还原状态实现目标离子置入与释放，从而实现离子的分离。该技术具有痕量提取、无二次污染、速率可控、高选择性等优点。通过共沉淀法制备NiFeMn LDH，并将其与碳纳米管（CNTs）、聚偏二氟乙烯（PVDF）混合涂覆到石墨板上，制得NiFeMn LDH/CNTs/PVDF膜电极。NiFeMn LDH层板上具有丰富的羟基官能团，可与W（Ⅵ）发生羟基配位；层间的阴离子与W（Ⅵ）进行离子交换，可为W（Ⅵ）提供丰富的活性位点。在ESIX系统中，膜电极对W（Ⅵ）的吸附容量可达122.10 mg·g^-1，且W（Ⅵ）与Mo（Ⅵ）、Cl^-、NO{}_{\mathrm{3}}^{-}分离因子（α{}_{\mathrm{M}\mathrm{o}(\mathrm{Ⅵ})}^{\mathrm{W}(\mathrm{Ⅵ})}、α{}_{\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}}^{\mathrm{W}(\mathrm{Ⅵ})}、α{}_{\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}}^{\mathrm{W}(\mathrm{Ⅵ})}）分别为1.25、19.60、35.80，实现了W（Ⅵ）选择性分离。此外，该膜电极具有优异的循环稳定性，为钨的高效分离提供了新的方向。

本研究通过实验和数值模拟方法，系统地研究了正十二烷-甲烷双燃料混合物在中低温条件下的着火特性。通过快速压缩机实验中获取的双燃料着火延迟时间结果，发现正十二烷的添加对双燃料混合物的着火有非线性的促进作用。此外，稀释气体的种类也会显著影响双燃料混合物的着火特性。结合最新开发的反应动力学机理（Mai2024），对实验数据进行了数值模拟和机理分析，以揭示正十二烷的添加以及稀释气体的种类对双燃料着火的作用机制。实验数据与机理预测结果具有较好的一致性，验证了Mai2024机理在预测正十二烷-甲烷双燃料混合物着火特性方面的准确性。研究结果表明，添加正十二烷可以促进双燃料混合物着火，这种促进作用是非线性的，且与·OH自由基产率的非线性增长是一致的。正十二烷添加对着火的非线性促进作用一方面是由于其低温氧化过程可以促进自由基池的生成和累积；另一方面是由于其低温氧化过程放热使得系统温度升高。此外，稀释气体的种类对燃料第一阶段着火过程影响较小。但对于总着火延迟时间，稀释气体的热物性差异在低温区域起到了决定性作用；而化学效应主要在更高温区域影响双燃料的着火特性。

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。

超临界CO₂压缩机干气密封因密封介质在临界点工况附近的物性特殊性和高参数化，密封间隙内介质流动呈现出多相流动、高度湍流化和物性畸变特征。以微段组合型槽干气密封为研究对象构建了轴向力平衡条件下考虑实际流体效应的超临界CO₂干气密封热动力润滑相变仿真模型，提出了密封端面热力学过程表征方法，研究了转速、进气压力和进气温度等运行工况参数对超临界CO₂干气密封端面热力学过程、流场参数和稳态性能的影响。结果表明：进气温度的提高对于抑制密封端面液相凝析效果显著；转速和进气压力的增大只能抑制槽区液相凝析，增大端面非液相区面积，但对密封坝气液混相区影响不大，当进气温度达到320 K和340 K时，端面纯液相区和气液混相区先后消失；提高非液相区面积，对于增大密封气膜刚度是有利的。

三氟化氮在集成电路制造的刻蚀和清洗工艺中起到关键作用，其产品纯度和纯度稳定性要求高，精馏过程能耗大。以三氟化氮精馏过程的节能和可控性为研究对象系统研究了三氟化氮精馏过程的分离序列、热集成和过程控制：在工业现有的顺式分离序列流程基础上提出反式分离序列流程、热集成顺式分离序列流程和热集成反式分离序列流程，模拟计算结果表明热集成反式分离序列流程为较优流程，在年处理量为120000 kmol的情况下与顺式分离序列流程相比年度总成本降低了96.4万元；对顺式分离序列流程和热集成反式分离序列流程进行了动态控制结构研究，结果表明提出的控制结构对进料流量和组成的干扰具有良好的控制性能。研究结果可为工业化的三氟化氮精馏过程的节能和控制提供参考。

阴离子交换膜电解水（AEMWE）作为一项新技术，融合了碱性电解水（AWE）和质子交换膜电解水（PEMWE）的优点，兼具高性能和经济效益。基于国内相关研究较少及现有模型存在不足的现状，结合其他成熟的电化学模型（如AWE、PEMWE和燃料电池）和电化学原理，引入有效交换电流密度、气泡覆盖率以及电阻网络构建的修正因素改进交换电流密度和电极电阻的计算方法，由此建立一个精确且适用性强的半理论半经验AEMWE模型，并利用文献实验数据验证模型的准确性，最后使用模型对制氢重要变量进行灵敏性分析。结果表明，膜厚度、温度和交换电流密度是影响电解槽性能的主要因素，更薄的膜、更高的工作温度以及更高交换电流密度的电极材料是电解槽的发展趋势。

为探寻基于氦膨胀制冷的氢液化流程中正仲氢转化耦合流动换热特性，采用CFD数值模拟方法，以四股流板翅式换热器为研究对象，研究了氢气在填料微通道内的正仲转化反应和流动换热性能，分析了催化剂粒径和孔隙率，氢气入口Re，低压氦气与氢气质量流量比m_r对流动换热性能及出口仲氢体积分数的影响。研究结果表明：孔隙率由0.3增大为0.7，换热增强因子TEF最大可以提升71.59%；粒径由390 μm增大至790 μm，TEF最大可以提升37.05%；选用较大孔隙率和催化剂粒径更有利于提升氢通道综合换热性能。氢气入口Re由1500减小为500，TEF最多可以提升147.96%，低Re运行工况的通道换热性能更优。当低压氦气与氢气质量流量比值m_r为6时，氢气在翅片通道内正仲转化耦合流动传热性能达到最优。研究结果可为大型氦膨胀制冷的氢液化系统提供理论指导。

石油沥青具有价格低廉、芳香性高、易缩聚等优点，是制备高附加性硬炭负极材料的理想前体。然而，直接碳化沥青的过程中芳香烃和烷烃易发生缩聚和重排，使其石墨化程度高、层间距小、缺陷位点少，导致储钠性能差。因此，提出在沥青预氧化过程中引入NaCl助氧剂，促进沥青的氧化交联反应，抑制沥青分子结构重排，降低硬炭的石墨化度，增大层间距，引入丰富的CO基团和闭孔结构，进而提升沥青基硬炭负极的储钠性能。在30 和300 mA·g^-1下沥青基硬炭负极的比容量高达285.0和145.0 mAh·g^-1，首次库仑效率为96.3%。同时，在30 mA·g^-1下的平台容量为173.2 mAh·g^-1，占总容量的61.4%。此外，该负极在0.1 A·g^-1下循环200圈的容量保持率高达93.94%，表现出优异的循环稳定性能。