电化学脱盐技术通过可逆的电化学过程实现离子固定化，是一种很有前途的节能水处理技术。有关脱盐机理的研究有助于深入了解离子传输和去除特性，进而为材料和电池的设计提供理论支持。根据电化学基本原理，可以将电化学脱盐机理分为电吸附机理与电荷转移机理两大类，后者包括氧化还原活性导电聚合物、离子插入（或插层）反应、转化反应以及氧化还原活性电解质。先进表征技术（包括原位X射线技术、原位波谱技术以及其他技术）和计算机建模与仿真（包括分子动力学模拟、密度泛函理论、有限元分析）在机理分析中起到关键作用。

随着动力电池车的快速发展和广泛应用，锂资源的需求量急剧增加。如何实现我国具有国际资源优势的盐湖锂资源高效利用开发是近几十年来盐湖化工产业亟需解决的关键问题。与国外已实现开发利用的盐湖相比，除了西藏部分盐湖以外，我国盐湖锂资源大多是锂浓度低至几十mg/L、镁锂比极高（约500，甚至更高）的低品位资源。截至目前，基于我国盐湖锂资源的特征，已开发了几种盐湖提锂方法，如膜法、吸附法、太阳池法、溶剂萃取法和电化学法等，部分已成功应用于实际盐湖卤水提锂产业化生产中。其中，吸附法因高Li⁺选择性、良好的适用性、工艺简单、绿色高效和可循环利用等特性而备受关注。层状结构铝系吸附剂（Li/Al-LDHs）因具有较高的选择性、绿色环保等优势已成功实现产业化应用。然而，该类吸附剂在规模化应用时仍存在动态吸附容量极低、粉化严重等问题，有待进一步深入研究探讨。从Li/Al-LDHs吸附性能与晶体结构间构效关系出发，梳理总结了Li/Al-LDHs吸附剂循环周期短、应用性能差的原因，并从结构稳定性的角度出发，提出了性能提升的解决方案。

乳液是一种良好的分散体系，可用于医药、食品、材料等领域。纳米粒子可以有效提高乳液的稳定性，因此，纳米粒子稳定乳液及液滴聚并动力学研究对于稳定乳液的制备及应用具有重要意义。纳米粒子润湿性、尺寸、形状、浓度、携带电荷类型等均会对颗粒与液滴间的相互作用产生影响，进而影响液滴间的聚并行为。对纳米粒子与液滴间的作用机制进行了介绍，并对液滴的聚并动力学研究进展进行了综述，同时对未来的研究方向进行了展望。

CO₂作为一种温室气体，是一种宝贵的C₁资源，为实现“碳达峰、碳中和”战略目标，大力发展二氧化碳利用与封存技术是当务之急。离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的绿色溶剂，而低共熔溶剂是由氢键受体和氢键供体通过氢键形成的一种新型的溶剂。离子液体基低共熔溶剂不仅拥有离子液体相似的性质，如低饱和蒸气压、宽液温范围、高热化学稳定性、结构性能可调控等，还具备了低共熔溶剂的氢键特性。本文综述了离子液体基低共熔溶剂在CO₂热催化、电催化、生物催化领域的应用，并分析了各种催化方式中的CO₂转化机理和影响因素，展望了低共熔溶剂应用于转化CO₂的前景，对目前该领域的发展所面临的主要问题和进一步的研究工作提出了建议。

化学链技术在化学品生产过程强化方面表现出极大潜力，相较于传统工艺可提高㶲效率并降低碳排放。综述了目前常见的化学链制化学品工艺，主要包括化学链重整/部分氧化制合成气和氢气、低碳烷烃化学链氧化脱氢/选择性氢燃烧制烯烃、甲烷化学链氧化偶联制乙烯、甲烷化学链脱氢芳构化制苯、化学链选择性氧化制含氧有机化合物（如甲醇、环氧乙烷和甲酸等）。深入理解载氧体理化性质与化学链反应性能间的构效关系有助于实现载氧体理性设计。目前在载氧体设计方面已具备坚实的理论基础，从利用氧化物的热力学平衡氧分压筛选载氧体活性组分，到基于表面工程策略调控晶格氧释放动力学，再到通过合理构建结构和电子描述符，深入剖析载氧体性能强化策略。实验和密度泛函理论（DFT）计算数据驱动的可解释机器学习可实现载氧体的高通量筛选，极大拓宽了载氧体筛选范围，并降低试错成本。随着化学链技术的发展，载氧体这一概念可被进一步拓展至循环材料，如载氮体和载氯体等。光/电驱动的化学链过程为在低温或室温下实现高附加值产物的合成提供了新思路，拓宽了化学链技术的应用范围。此外，化学链技术还可用于共沸有机物分离过程强化，对低成本、低污染和低排放分离过程的开发具有重要意义。

石油中沥青质分子的缔合聚集现象对于石油（尤其是重质油或致密油藏等非常规石油）的开采、储运、加工等具有重要影响，直接决定了原油的体相和界面性质，是矿物或管道器壁表面石油组分吸附沉积、油水（固）乳化、原油高黏等现象的主要成因。系统地综述了沥青质分子间缔合现象及理论发展，从分子间非共价相互作用角度探究了沥青质分子缔合聚集的作用机制，阐述了静电与色散作用主导的非共价相互作用对于沥青质缔合聚集的决定性影响规律。在此基础上，总结了近年来分子模拟等理论计算与界面表征技术在沥青质界面现象研究中的应用现状与发展方向。最后，基于沥青质分子缔合现象与理论，探讨了其在固体表面吸脱附、沉积、分散、破乳技术开发、降黏技术开发等领域的应用与思考。

毛细现象在人类的生产生活中广泛存在，它源于微观分子间的相互作用力，其影响又表现在宏观层面。探究微观分子层面毛细作用规律，可用来指导多相流驱替、微流体芯片中的被动运输、微反应器设计等工程实践，具有重要的研究价值。对微通道中毛细填充动力学的研究进展进行了综述，总结了毛细流动在工程中的应用。分析了毛细现象的动力学规律，并对毛细流动的研究进行了展望，可为微通道中流体动力学理论发展及其应用提供参考。

为研发抑制性能优异且廉价环保的新型乙烯抑爆材料，以沸石为基材，根据乙烯爆炸基元反应，选取氨丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷两种硅烷偶联剂对沸石进行表面改性，并采用20 L球形爆炸装置及5 L管道爆炸装置研究了改性后沸石对乙烯爆炸超压和火焰传播抑制性能。实验结果表明：采用水解法可将硅烷偶联剂接枝在沸石表面，成功制得氨丙基沸石和乙烯基沸石。相同条件下，浓度为1500 g·m^-3的沸石、氨丙基沸石、乙烯基沸石可使浓度为6.5%（体积分数）的乙烯爆炸压力分别降低31.40%、42.05%、43.43%，爆炸压力上升速率分别降低63.36%、91.22%、92.40%。浓度为900 g·m^-3的沸石、氨丙基沸石、乙烯基沸石均可显著降低浓度为6.5%的乙烯爆炸火焰亮度和火焰结构连续性，并使火焰平均传播速度分别降低60.46%、92.23%、93.16%。相比之下，改性沸石对乙烯爆炸超压和火焰的抑制作用更为显著，即改性沸石具有更为优异的乙烯爆炸抑制性能，且乙烯基沸石抑制性能优于氨丙基沸石。结合沸石及改性沸石热解特性及乙烯爆炸基元反应，从物理和化学两个方面分析了改性沸石对乙烯爆炸的抑制机理。

自优化控制（SOC）是一种通过选择被控变量实现化工过程实时优化的控制系统设计方法，具有控制结构简单、优化效果好等优点，近年来得到了快速发展。详细阐述了SOC的基本工作原理及其在过程控制系统中的定位与作用，对其发展历程和研究现状进行了系统性的总结，主要包括：被控变量求解方法、变量筛选快速算法、可变约束集问题、间歇过程SOC方法和混合实时优化策略等内容。最后，全面回顾了现阶段SOC在化工过程中的应用案例，并从理论和实践角度对其未来发展方向进行展望。

电子级磷酸作为一种超高纯化学试剂，主要用于微电子行业中芯片的清洗与蚀刻，其纯度会显著影响电子元器件的成品率、电性能以及可靠性。然而，极低杂质(10^-9水平)的高端电子级磷酸，对于化工分离纯化技术的要求极高。从电子级磷酸在芯片清洗与蚀刻方面的应用出发，梳理了电子级磷酸产品的主要国内外标准，概述了杂质离子的主要分析监测方法。重点综述了电子磷酸的制备和纯化精制方法，特别是结晶法在磷酸深度净化方面的显著优势，最后，对电子级磷酸的净化技术发展做出了前景展望。

随着锂离子电池（LIBs）大规模退役，废旧电池对环境的二次危害已成为一个亟待解决的问题，且其中的有价金属回收受到了广泛关注和研究。针对LIBs回收工艺的最新进展进行了综述，分析总结了火法冶金、湿法冶金等回收工艺存在的问题。重点对机械化学法（MC）回收正极材料中有价金属的现状进行全面分析和梳理，包括机械化学技术回收磷酸铁锂（LFP）、钴酸锂（LCO）、镍钴锰三元锂（NCM）、锂锰氧化物（LMO）等正极材料方面的研究，为LIBs回收工艺进展提供了参考。

湿式氧化工艺(WAO)是炼化企业预处理高浓度碱渣的有效手段。基于3D-EEM、GC-MS以及Orbitrap MS组合分析，在分子水平上研究了碱渣中溶解性有机物(dissolved organic matter，DOM)在WAO过程的化学转化特征。研究发现：WAO过程主要发生加氧去氢(+1O-2H和+2O-2H)、加氧(+3O)以及脱烷基化(-C₂H₆)反应，芳香性DOM分子结构由高环(≥5环)向低环(3环/4环)转化；弱极性DOM由硫基苯甲醛、3，4-双(乙氧基甲基)噻吩等转化为硫酸盐、噻吩甲酸和硫醚等小分子化合物；强极性DOM则由具有较低不饱和度(DBE_wa 3.727)和O/C_wa (0.386)的O_2~4类和O₃S₁类化合物转化为具有较高不饱和度(DBE_wa 5.911)和O/C_wa (0.537)的O_5~9类和O_4~9S₁类化合物。WAO预处理后极性DOM种类由1792种增至4909种，水质的可生化性提升了35%。

纤维素是自然界中储量最丰富的可再生资源，是制备经济可持续聚合物的理想材料。由于天然纤维素具有高度结晶的聚集态结构及分子链间致密的氢键网络，导致其溶解与加工困难，功能化应用受到了极大限制。近年来，离子液体作为新型绿色纤维素溶剂体系蓬勃发展，为纤维素均相加工与高效利用提供了崭新的平台。从离子液体种类、特性及溶解纤维素能力，基于“溶解再生”与“均相衍生”构建纤维素材料等方面综述了近年来纤维素在离子液体中均相加工的最新研究进展，为未来纤维素资源的绿色高值转化提供参考。

交叉偶联反应是构建C—C键、C—N键和C—O键的高效方法。利用有机聚合物材料作为催化剂载体进行的异相催化反应具有催化剂可回收、反应高效等优点。综述了共价有机骨架（COFs）通过负载金属构成异相催化剂，在多种交叉偶联反应中的应用；对催化效率和催化剂的循环次数进行了详细描述，并指出了该领域面临的问题与挑战。

以离子液体（ILs）[BMIM][NTF₂]和[HMIM][NTF₂]为萃取剂，萃取精馏分离丙酸甲酯+甲醇共沸物，通过分子模拟分析了ILs促进目标共沸物的分离机理；基于汽液平衡实验数据，获得新的NRTL热力学模型参数；选用常规的二组分双塔分离流程，实现了目标共沸体系的分离。作为对比，同时构建了以苯酚为萃取剂的萃取精馏和变压精馏流程。基于Aspen Plus软件平台，分析了上述各流程分离单元主要操作参数对分离过程性能的影响，考察并对比了各流程能耗、年总成本（TAC）和碳排放。结果表明：离子液体工艺可实现丙酸甲酯+甲醇共沸物的有效分离，产品纯度达到99.9%（质量分数），[HMIM][NTF₂]工艺与[BMIM][NTF₂]、苯酚及变压精馏工艺相比，TAC降低11.68%~43.68%、CO₂ 排放减少32.11%~68.46%。结果可为共沸物丙酸甲酯+甲醇分离新工艺设计及优化提供理论支撑和实际指导。

利用电化学还原技术将二氧化碳（CO₂）转化为高能燃料或高值化学品是提升CO₂利用附加值、缓解CO₂排放压力的有效途径，也是风电、水电和太阳能等绿色能源的转化与存储方式之一，对间歇性电能“削峰填谷”意义重大。实现高效电化学还原CO₂的关键之一在于创制高性能的电催化材料。综述了碳基催化材料在电化学还原CO₂方面的研究进展，系统探讨了本征缺陷碳材料、掺杂碳材料、碳基复合材料和整体式碳材料的结构特点以及与电催化还原CO₂性能的构效关系，并在此基础之上，展望了碳基催化材料在电化学还原CO₂领域中的挑战和未来发展。

化石燃料燃烧排放的大量CO₂ 造成了全球气候变暖。CO₂矿化是近年来CO₂末端减排最有效的技术之一。CO₂矿化的本质是利用天然碱性矿物或工业碱性固废将酸性CO₂气体转化、固定为碳酸盐的过程，但目前所报道的技术大多仍面临高能耗、高成本的限制。提出一种安全、环保、低能耗的空气驱动的膜电解技术，可在低能耗下促使硅灰石有效矿化CO₂并产优质多孔白炭黑（二氧化硅）产品。核心技术为：电解条件下，阴极氧气还原反应（ORR）与阳极析氧反应（OER）同时进行实现低能耗下水的电离产生碱性和酸性液体。该电解技术比同电流密度下电解水低至少0.5 V的电解电压。电解所得酸性溶液溶解硅灰石后与电解所得碱性溶液混合可得优质多孔二氧化硅，CO₂通入后可被有效吸收并得到矿化产物碳酸钙，实现了高效矿化利用CO₂。

新型纳米催化材料的设计、制备与应用是近年来催化领域的研究热点之一。具有复杂精细分级结构的生物模板在自然界中普遍存在，可作为软模板、硬模板或载体制备高连通性多级孔纳米材料，且通过制备条件参数的调控，其既能保留生物模板的宏观形貌和微纳结构，又能将生物模板原先的化学组成置换或负载所需催化组分（金属、金属氧化物、分子筛等），为纳米材料和集成催化剂的设计提供了新思路。而该类集成催化材料的“多层次空间结构”是现有制备技术很难获得的或者所需制备流程相对烦琐。本文从几种不同来源的典型生物模板出发，介绍了基于生物模板构建纳米材料及集成催化剂的方法，总结了该类集成纳米材料在催化领域的研究现状与应用实例，并对未来采用生物模板制备多化学组成的集成催化剂进行了展望。

2-氰基呋喃（CF）是一种具有广泛潜在应用的重要生物基衍生物，是合成糠胺、糠酸等产品的关键原料，但目前对于合成2-氰基呋喃的研究甚少。本研究采用离子液体为催化剂，探究了糠醛与离子液体型羟胺盐反应制备2-氰基呋喃的动力学过程。考察了反应温度和反应时间对产物收率的影响，建立了反应动力学模型，对动力学参数进行了有效性验证。实验结果显示：当反应温度为120℃，反应时间为2 h时，糠醛转化率和2-氰基呋喃收率均为100%。通过计算得到了活化能、指前因子及动力学方程，对比了计算值和实验值，发现平均误差为0.34%，从而验证了该反应动力学方程的准确性，为2-氰基呋喃的后续应用提供了理论指导。

微通道蒸发器由于低充灌量、高换热性能、低成本等优点在制冷系统得以广泛应用。微通道蒸发器性能的进一步提升有助于降低制冷剂充灌量、增加微通道换热器的紧凑性。微通道蒸发器主要由集管和微通道扁管组成，优化集管内两相制冷剂分配和强化微通道扁管内流动沸腾，可有效实现微通道蒸发器整体性能提升。本文首先阐明了影响集管内两相分配的因素和微通道扁管内流动沸腾特性，然后概括了提升两相制冷剂的分配方案和强化流动沸腾的措施，最后对提升微通道蒸发器性能的方法做出进一步展望。

开发低成本、高性能的正极是下一代可充电锂电池和锂离子电池的主要研究目标之一。针对此，设计并制备了一种具有垂直多孔碳包覆结构的自组装氟化铁/碳/多孔还原氧化石墨烯（FeF₃/C/HRGO）正极材料。通过结合水热合成与静电自组装，该复合正极材料拥有包含初级、次级碳包覆层的双层碳包覆框架。其中球形结构的初级碳包覆层有效抑制了氟化过程中FeF₃的体积膨胀，而次级碳包覆层中的多孔导电网络，显著促进了电极内部的电子传输与离子迁移。在0.1 A·g^-1的电流密度下，所得FeF₃/C/HRGO复合正极经过200次充放电循环后，仍保持有406 mAh·g^-1的优异可逆容量。

磷酸三丁酯（TBP）有机危废的无机化和资源化处置技术是一项重要的环保需求。基于化学链燃烧（CLC）的原理和TBP碱水解的机理构建碱辅助Mn₃O₄热氧化降解TBP的反应体系，开发TBP无机化同步磷元素资源化的新工艺。在TBP、NaOH、Mn₃O₄为1 ml∶6 g∶13 g的较优比例下，220℃反应3 h后，磷元素从TBP向无机相转移的转化率可达到77.47%，同时TBP降解后气相产物中非甲烷总烃（NMHC）浓度仅为27.28 mg/m³，低于相关环境标准限值。采用乙醇沉淀法分离回收无机磷产物，通过X射线衍射（XRD）分析得知，含磷产物的主要成分为Na₃PO₄、NaPO₃、Na₂HPO₄和Na₃PO₄·8H₂O。根据TBP降解中间产物的质谱分析结果提出了TBP降解和磷元素迁移的可能路径。电子顺磁共振（EPR）分析证实羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}^{-}）对TBP的降解过程具有重要的促进作用。

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。

在电解水制氢的过程中，多孔电极内的孔隙会发生气泡阻塞现象，这会妨碍气体扩散以及电解液在多孔电极内的流动，从而导致电极传质电阻的增加，进而影响电解水制氢的速率和能耗。采用3D金属打印技术制备了LSL-PTL、MMM-PTL和SLS-PTL三种规则的镍铁合金电极扩散层，进行了可视化的水电解实验，定量地记录了不同电流密度下梯度多孔传输层中气液两相流动的变化，包括气泡形态、孔隙含气率和气泡脱离速率等参数，研究扩散层梯度对气液传质过程的影响，并分析了不同电极梯度结构对电解过程中阻抗和过电位的影响。实验结果显示，与SLS-PTL和MMM-PTL相比，LSL-PTL的梯度结构从催化层即逐渐增大孔隙尺寸，始终保持较低的容积含气率，可以加速气泡在扩散层中的迁移，使气液交换更加频繁，有效减小气液传质阻力，并获得更低的传质阻抗和电解过电位，三种梯度电极在相同电流密度下的电解电势关系为。因此，在水电解中采用LSL-PTL梯度的扩散层可以提高制氢效率，减少能耗损失。这项研究为水电解制氢中气液传质过程的主动控制和电解池多孔传输层的结构设计提供了直观依据，对电解水制氢技术的进一步发展具有积极推动作用。

离子液体在电极界面处的结构及行为对其在超级电容器、固载催化剂等实际化工应用中有重要的影响。采用第一性原理计算结合理论分析研究了7种咪唑类离子液体在常见二维固体石墨烯、氮化硼、二硫化钼表面极化的分子机理及其对离子液体氢键的微观作用机制。结果表明，当离子液体在这三种二维表面吸附时会发生电荷转移和轨道相互作用，导致了显著的表面极化作用，且吸附能和电荷转移数值越大，表面极化作用越强。进一步分析了二维表面离子液体氢键的键长、键角、键序和键能，发现表面极化作用会显著削弱离子液体氢键。对于不同离子液体红外光谱的计算结果也验证了氢键被削弱的趋势。最后，通过SPSS软件对表面极化作用和离子液体氢键强度间的关系进行了定量解析，发现表面极化作用与氢键强度呈负相关关系。本文关于离子液体氢键的定量分析不仅有助于理解离子液体-固体表面作用的分子机理，而且可为离子液体在实际化工过程的应用提供理论支撑。

针对基质和配基相同、配基密度和接枝方式不同的两款阳离子交换介质Eshmuno CP-FT和Eshmuno CPX，比较它们在流穿模式下对单抗聚集体的去除能力。首先考察了不同pH和电导率下单抗单体和聚集体的静态吸附性能，发现在低pH和高电导、高pH和低电导条件下均能实现较高的单抗单体纯度和收率，综合性能Eshmuno CP-FT较优。进一步考察了最佳吸附条件下不同保留时间的穿透曲线，若控制单抗单体纯度99%，Eshmuno CP-FT介质载量高达556 g/L，单抗单体收率为83.2%；而Eshmuno CPX载量只有269 g/L，收率仅60.4%。此外，Eshmuno CP-FT的产率是Eshmuno CPX的2倍，缓冲液消耗仅为Eshmuno CPX的一半左右。吸附动力学结果表明，Eshmuno CP-FT吸附聚集体速度更快，对单体的顶替作用也更强。对于流穿模式去除单抗聚集体，合理的介质设计很重要，优化配基密度及其空间分布可以调整和平衡单抗单体和聚集体的结合，促进聚集体吸附分离，该结果可为研发新型流穿模式介质提供指导。

利用螺旋微通道反应器实现贝克曼重排制备己内酰胺。通过原位溶剂气化与二次流技术，克服了该高黏度反应体系在微反应器内流动阻力大、易造成局部热点、产能小等问题。探究了反应温度、溶剂气化、螺旋直径、管道内径、原料浓度、流量等因素对反应的转化率和选择性的影响。实验结果表明，在2 mm内径螺旋管道中，二氯乙烷为溶剂，酸肟摩尔比1.1前提下，预热温度80℃、重排温度90℃、环己酮肟溶液10%~20 %（质量分数），停留时间15 s、螺旋直径20 mm时，转化率可达100%，选择性达99%以上。同时实现了单管20.2 g/min的产能，按每年8000 h计算将达到9.7 t/a。本研究结果可为高通量、高效率的微通道反应器设计与开发提供理论指导，为高黏体系的微反应器提供解决方案。

深度频繁调峰超（超）临界火电机组燃煤锅炉将服役于温度频繁、大幅度多变的非常规条件，然而，依赖于某一恒定温度下连续暴露时间的传统腐蚀动力学模型无法适用于非常规服役锅炉的腐蚀预测及安全评估。从锅炉高温受热面管内（处于超临界水环境）腐蚀的原子/分子尺度过程出发，提出了适用于超（超）临界锅炉非常服役条件的低密度超临界水环境合金腐蚀微纳尺度动力学模型构建方法，以及该模型在宏观腐蚀数据拟合及微尺度腐蚀过程解析方面的多尺度应用途径；获得了典型材料T92钢的微纳尺度腐蚀动力学模型，建立了以温度和膜厚为自变量的微纳尺度氧化膜生长速率模型，并开展超期服役（已知腐蚀程度）、频繁变负荷（非恒定温度）等非常规服役条件下锅炉的腐蚀预测，可为灵活调峰火电机组安全保障技术的开发奠定基础。

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。

加氢裂化装置运行工况众多且切换频繁，而不同稳定的工况间切换必然存在过渡状态，可能会引起装置运行状态波动，甚至引发事故。通常，操作员会基于专家经验判断装置当前处于稳定或过渡状态，分别采取相应的监控和调整策略。然而，人工判断具有个体差异、经验积累周期长等不足，可能导致过渡状态判断不够准确，故提出一种加氢裂化装置多工况切换过渡状态检测方法，首先，结合工业大数据和装置过程机理，针对工业采集数据运用了小波降噪和平滑，再利用相关分析法和主元分析（principal component analysis，PCA）进行数据降维，剥离了相关性强的变量所带来的额外计算成本和信息干扰，将滑动窗拆分并计算移动方差，再与K-means（K均值）聚类相结合，实现了加氢裂化装置的过渡态检测。最后，与经典K-means聚类和层次聚类方法进行对比验证，证明了所提方法具有更好检测能力。

化工园区工业气体泄漏防范预警是当前生产过程的重要环节，关系到安全、双碳达标、环境保护问题。本文在介绍工业气体泄漏常规单点检测、激光检测、红外成像检测等先进技术的基本原理和典型产品的基础上，分析了适合现场泄漏气云红外成像检测技术及其国产化装备特点，对实验室理论和关键技术突破后进一步实现工程化应用需要解决的关键技术进行了分析，对促进国内化工园区气体泄漏防范技术发展和装备推广具有意义。

为了解决生物质好氧发酵热能难以有效回收的问题，以玉米秸秆为主要原料，采用热交换法，搭建了100 L规模发酵装置和热回收系统，用于回收堆肥蒸汽中的显热和潜热。利用电加热方式模拟好氧发酵产热，从流体流量、设备保温、蓄水量和换热面积多个方面对余热回收工艺进行优化设计，并测试了优化后系统的产热和热回收效果。结果表明，流体流量、水箱保温和蓄水量对系统热回收性能影响较大。在模拟产热方式下，水箱温度能够从17℃升至40℃以上。最终，采用间歇性热回收方式，系统平衡热回收效率达到57%以上，平均热回收功率达到274 kJ/h以上，实现了发酵余热的高效回收。

基于MATLAB，构建了一种考虑氢储罐真空多层绝热结构、蒸气冷却屏和内部流体域的瞬态仿真模型。引入了无量纲的蒸气消耗因子{\eta }_{\mathrm{c}}、休眠期延长因子{\eta }_{\mathrm{s}}和单位因子\eta，{\eta }_{\mathrm{c}}代表冷却屏在储存全周期蒸气的消耗量，{\eta }_{\mathrm{s}}代表采用冷却屏时休眠期相对于未采用时休眠期的延长量，\eta是{\eta }_{\mathrm{s}}与{\eta }_{\mathrm{c}}的比值，代表冷却屏屏蔽漏热的能力。研究了冷却屏的无量纲位置、{\eta }_{\mathrm{c}}、流量和开启时刻对{\eta }_{\mathrm{s}}和\eta的影响。结果表明，在冷却屏开启时段不变时，使得{\eta }_{\mathrm{s}}最大化的冷却屏最佳位置是0.622；当冷却屏位置是0.622，{\eta }_{\mathrm{c}}从0.0640降至0.0128，\eta增大34.7%，但是当冷却屏的设置偏离最佳位置越远，降低{\eta }_{\mathrm{c}}使得\eta增大的幅度越小；固定{\eta }_{\mathrm{c}}和蒸气冷却屏的开启时长，{\eta }_{\mathrm{s}}随着开启时刻的推迟先增大后减小，当冷却屏的位置是0.622，使{\eta }_{\mathrm{s}}最大的开启时刻是第23.26天。

环路热管是一种高效被动式相变传热装置，广泛应用于高热流电子器件散热等领域。前期研究发现将小型两相引射器与平板式环路热管耦合，可大幅提高传热性能。然而，小型两相引射器内部流动及传热机理尚不清晰，难以对新型环路热管进行正向设计与理论建模。通过数值模拟研究了汽水参数和混合腔结构对两相引射器性能及内部流场分布的影响。结果表明，喉部下游存在凝结激波，随着背压增加，其位置逐渐向喉部移动；其强度与背压、蒸汽产量、混合腔长度呈正相关，与水温呈负相关。引射器最大工作背压在40~125 kPa，与蒸汽产量和水温呈正相关，与混合腔长度呈负相关。通过大量模拟，得到了设计功率下水温和混合腔长度对引射器工作模式和压比的影响规律。

压力容器外部冷却（ERVC）技术作为实现核反应堆堆内熔融物滞留（IVR）的技术手段，存在实现更高换热速率的需求。采用可旋转朝下平板换热表面模拟ERVC过程中下封头局部位置的沸腾状况，基于冷喷涂（CS）的增材制造（AM）技术在换热表面上制备出具有多尺度的沟槽翅片状强化换热结构。在常压饱和去离子水环境中，开展了临界沸腾换热实验，获得了沸腾曲线，并与裸表面结果进行了性能对比。研究结果表明多尺度结构表面不仅具备传统翅片结构的临界热通量（CHF）强化能力，CHF增幅60%以上，且具有更高的沸腾传热系数，体现了多尺度协同强化换热的正向效应。本结果可为CS-AM技术在强化沸腾换热技术领域，尤其是ERVC领域的应用提供重要依据。

氢能作为实现可持续发展的重要载体，对构建清洁低碳高效的能源体系、实现“双碳”目标具有重要意义。通过提出变压吸附（PSA）-低温甲醇洗-膜分离的耦合氢气分离系统，并借助Aspen Plus等软件进行模拟和分析，实现了多种分离技术的优势结合。多项分离工艺集成有效利用了PSA尾气中的氢气，提高了氢气回收率；打破了单一膜分离提纯氢气的纯度瓶颈，获得产品氢气浓度高达99.67%；实现了CO₂的富集和CH₄的循环回收，减少了制氢原料的损失。整个系统相比于现存的装置运行分离效果和经济性更好，为其他氢气提纯问题提供了新思路和一定的实用价值。

钙基催化剂是以钙氧化物为金属活性位点的固体碱催化剂，具有绿色高效、廉价易得等优点，有较好的催化性能，可广泛应用于生物柴油制备、废水处理和焦油裂解重整等领域，已受到国内外研究者们越来越广泛的关注。主要介绍了钙基催化剂类型、应用研究现状及作用机理，概述了其在各个领域的研究进展，分析归纳了钙基催化剂设计合成思路的历程和趋势：从CaO、Ca(OH)₂等天然钙基催化剂到主动设计合成的负载型含Ca催化剂，指出了稳定高效钙基催化剂的设计合成是其实现进一步发展的关键。最后对钙基催化剂研究进展进行归纳总结，并对其未来发展及应用前景进行了展望。

电子级氘气在集成电路制造的高温退火工艺中起到关键作用，高端制程工艺要求其纯度高达6N。提出了完整的6N氘气电解制备与纯化技术路线，包括：（1）设计出高效FeNi@ClBC OER催化剂，性能显著优于商用催化剂，提高了催化效率并降低整体能耗；（2）提出了电解阳极端氧气气提脱除重水中氮气等杂质的工艺流程，重水杂质的减少降低了氘气纯化的难度；（3）提出了深度脱氧、脱水工艺流程，筛选出最佳脱氧催化剂和脱水吸附分子筛并对工艺参数进行了优化，实现产品中杂质氧和水含量（体积分数）分别低于1×10^-8和1.65×10^-7的目标。实验得到的超高纯氘气产品指标达到了6N，满足先进制程集成电路制造需求，为低成本生产超高纯氘气提供了参考。

以Zr基金属有机框架MOF-808为载体，采用聚乙烯亚胺（polyethylenimine， PEI）进行官能化，得到PEI@M-808复合材料，用于选择性捕集潮湿烟气（10% CO₂+90% N₂+10 kPa H₂O）中的低浓度CO₂。采用XRD、FT-IR、SEM以及BET等表征了吸附剂的物理化学性质，并评估改性方案的可行性。由于MOF-808表面PEI的负载引入了丰富胺基官能团，使复合吸附剂在低浓度CO₂下的吸附性能大幅提升。PEI300-30@M-808在典型烟气温度（343 K）的低压CO₂吸附量相比原材料由0.052 mmol/g上升到0.89 mmol/g，增加了约16倍。此外，CO₂/N₂吸附选择性在0.1 bar（1 bar=10⁵ Pa）时能达到5524.65，相比原材料提升了约56倍。更重要的是，当吸附剂放置到5% RH工况中时吸附量由0.89 mmol/g提高到1.47 mmol/g，证明了水分对其CO₂吸附起着良好的促进作用。经过5次循环后，PEI300-30@M-808的CO₂饱和吸附量仍可维持在90.7%。

随着双碳目标和能源革命的持续推进，氢能作为重要的清洁能源受到广泛关注。在众多的制氢途径中，固体氧化物电解池（solid oxide electrolytic cell， SOEC）电解水制氢被认为是最有前景的制氢途径之一。为更好地服务SOEC电解水制氢的产业化发展，对SOEC技术的研究现状和面临的挑战进行了系统梳理。虽然SOEC电解水制氢具有制氢效率高、环境污染小、余热高效利用等优点，但在长时间稳定运行和大规模集成上还有许多难点问题亟需解决，目前国内SOEC产业化尚在起步阶段，与国外发展水平还有一定的差距。提升材料的稳定性、优化系统控制是SOEC技术的重点发展方向。此外，加快SOEC产业化进程还需要协同发展上下游产业链，进一步降低制备成本。随着技术的成熟，SOEC有望在化工、分布式能源等领域获得广泛的应用。

导电薄膜材料由于导电性好、透射率高、可弯曲折叠等优点，在光电转换、电热转换、电磁转换等领域应用广泛。薄膜材料的导电填料主要包括金属及其化合物、碳基材料和导电聚合物。单种导电材料往往难以适应导电性和稳定性的双重需求，两种或两种以上的导电材料以掺杂或组装的方式制备复合导电薄膜表现出更好的导电性和环境稳定性，表面改性是改善导电材料与衬底结合强度的有力方法。以导电性能为重点综述了各类导电薄膜材料的特性及优缺点，提出改善导电薄膜材料导电性和稳定性的建议，为导电薄膜材料的研究提供参考。

综述了以微尺度结构为核心的微化工精馏分离技术的研究进展。基于传统精馏存在的节能技术落后、设备效能低以及难分离近沸点物系等问题，介绍了易于实现过程强化的微精馏分离技术，包括常规微蒸馏/微精馏、毛细管力微精馏、离心力微精馏、真空微精馏、重力微精馏等多种方法，在流动化学应用中将起到重要作用。在微尺度条件下，相间传质传热效率随传质距离的缩短显著增强，同时精馏分离流程具有安全可控、连续高效的特点。微尺度精馏分离技术具有独特优势，为化工精馏实现环保、降耗的目标提供了解决方案，也为流动化学合成系统的开发与完善提供了可能。

在计算流体力学领域，深度学习被用于重建流场、预测曳力、求解泊松方程、加速流体模拟等方面的研究。为了加速气固两相流的模拟计算，使用卷积长短时记忆网络对物理量进行预测，并基于LibTorch实现深度学习模型预测与OpenFOAM的耦合。通过与单纯OpenFOAM模拟结果对比，发现深度学习模型预测存在颗粒体积分数不守恒、极小数值预测不准确的问题，先后通过体积分数校正和网格数据过滤消除了前述影响。选取不同的三个物理量组合进行深度学习模型预测以加速CFD计算，在同样选取颗粒体积分数和气体速度的条件下，对比了增加预测颗粒速度和压力对耦合流程计算结果的影响，其中，增加预测颗粒速度的计算结果较为准确，经分析发现这可能与求解器对不同变量的调用顺序有关。此外，研究了不同深度学习模型预测跨度比（1∶1、3∶1、5∶1、10∶1）下的耦合计算结果以及加速效果，发现在一定误差范围内，当前耦合计算流程最高可实现9倍左右的加速，且加速比与跨度比呈近似线性关系。

煤矸石是煤炭开采洗选过程中的固体废弃物，是我国产储量最大的工业固废之一，回收利用其中潜在的矿产资源对实现我国绿色矿山建设及“双碳”目标达成意义重大。通过综合分析国内外现阶段煤矸石提取有价金属相关技术，系统阐述了“单一/复合活化-碱熔/酸浸”联合强化铝、铁等有价组分高效富集研究进展，重点分析了锂、稀土等微量关键金属的赋存状态及提取方法。针对煤矸石组分复杂且波动范围大、有价金属含量低等问题，可基于矿物特性采用相应选矿技术初步富集载体矿物，提升有价金属品位，进而开展铝、铁、锂、稀土等多种元素协同提取，实现煤矸石高附加值利用。

为探究复杂结构管路中CH₄/H₂二元燃料混合体系爆轰传播特性，研究了在连续弯管（螺旋结构）扰动作用下，CH₄/H₂-O₂混合物的爆轰失效与重新起爆特征行为，利用光电探测技术和烟迹技术获取了不同氢气比例与初始压力下的火焰传播速度与胞格结构变化规律。实验结果表明，螺旋结构对爆轰波的传播存在抑制作用，爆轰火焰通过螺旋管前后的传播过程可以分为加速、减速、重起爆三个阶段。H₂的添加可以有效提高预混气的爆轰敏感性，降低火焰通过螺旋管的速度亏损，当掺氢比超过50%时，减速阶段的速度亏损大幅减小。初始压力的增大同样可以降低火焰的速度亏损，当初压从50 kPa增加到200 kPa，速度亏损减少了40.5%。螺旋管的存在使得重起爆的起爆能量减小，爆轰胞格尺寸增大。

以具有不同形貌的线状（w）、管状（t）和棒状（r）的α-MnO₂为载体制备了Ru/α-MnO₂催化剂，考察了载体形貌对于氨选择性催化氧化（NH₃-SCO）反应性能的影响，并利用多种手段表征了催化剂的物化性质、氧化还原性能和酸性。α-MnO₂形貌影响所暴露的晶面；线状、纳米棒和管状α-MnO₂分别暴露（110）、（310）和（200）晶面。Ru的引入提高了催化剂的耐水性能，其中管状Ru/α-MnO₂在水汽条件下NH₃转化率为86%，N₂的选择性为98%。Ru的引入对反应性能的影响与其对α-MnO₂表面酸性、氧化还原性能的影响密切相关。Ru降低了α-MnO₂-w表面酸量导致其活性下降；Ru对于α-MnO₂-r氧化性能的提高弥补了其导致的表面酸量的降低；而Ru对α-MnO₂-t氧化性和酸量的同时促进是Ru/α-MnO₂-t反应性能提升的主要原因。

离心式压缩机是炼油化工生产的关键动力设备，其一旦出现故障将可能造成重大生产事故，因此全生命周期的在线设备监测和故障诊断有助于化工生产的连续稳定运行。提出了一种基于流量、压力和振动等多源信息融合的离心式压缩机喘振诊断方法，首先利用经验小波变换将振动数据分解成指定数目的子频带信号并按照相关性排序进行信号重构，将重构的振动、流量、压力信号分别利用卷积神经网络进行预诊断，并将三种信号的归一化诊断结果采用加权的D-S证据理论进行最终诊断。通过离心式压缩机喘振模拟实验数据验证，利用提出的多源融合的故障诊断方法进行诊断，诊断精度可达97.25%，与使用单一传感器数据相比该方法显著提升了喘振故障诊断的容错能力，与其他多源融合方法相比诊断精度更高。

可再生能源发电耦合碱性电解水制氢是制取绿氢的理想技术路线之一，但是发电功率的波动性、间歇性影响着电解槽温度的稳定，影响制氢效率，因此构建了基于吸收式热泵的碱性电解水制氢热管理系统。通过分析不同冷凝温度下热泵运行参数，总结最优性能的工况特点。对不同负荷工况分析可得，随着电解槽散热负荷从32.28 kW降到25.08 kW，系统中回流碱液的温度由58℃升至70℃，热用户所得回收热从8.31 kW降至4.17 kW，同时总耗冷量降低44.55%。以上结果表明，所构建的碱性电解水制氢热管理系统有效调节电解槽的工作温度要求，可降低制冷能耗并回收热能，提升综合能源利用效率。

近年来，节能环保、智能制造和绿色低碳等行业持续发展壮大，伴随国家“十四五”政策逐步落实，炭材料起到了举足轻重和不可替代的作用。软/硬炭作为和石墨、石墨烯、纳米炭同等重要的一种炭材料，引起了科学界和产业界的广泛关注，目前在新能源、新技术和生态环境等领域的开发和应用方兴未艾。首先介绍了软/硬炭的重要性、研究热度及其专业术语的历史发展，并对其结构特性和经典结构模型进行了系统梳理；然后围绕软/硬炭的制备方法（气相、液相和固相炭化）及控制手段（包括碳质原料的合理选取）、微晶结构调控措施、高温衍变规律及相互转化进行了全面概括；简要概述软/硬炭在传统领域应用的同时，重点介绍了其在能源存储与转化、先进催化材料和高效吸附环保等新兴领域的应用；最后对软/硬炭的研发前景和发展趋势进行了总结和展望，为设计和开发低成本生产、精细结构及优异性能调控、高附加值和高端领域应用的软/硬炭提供了一个全面视角。

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。