针对日益重要的清洁可持续绿氢生产技术需求，开发了一种基于太阳能，集发电和制氢于一体的高效系统。该系统由塔式太阳能发电和热能存储系统、质子交换膜(PEM)电解水系统和含有回热器的再热式蒸汽朗肯循环及含有回热器的有机朗肯循环余热回收子系统组成，可实现能量梯级利用。在Aspen Plus中建立了各子系统的模拟模型，并用Fortran语言编写太阳能定日镜场和PEM电解槽数学模型，基于非支配排序遗传算法-Ⅱ (NSGA-Ⅱ)和Aspen Plus与MATLAB软件的交互和多目标优化权衡最大㶲效率、最大日净输电量、最小氢气的平准化成本(LCOH)，实现该系统的优化。所建立的模型可以高效准确地模拟、分析和优化该集成系统。帕累托前沿表明，该系统最优的㶲效率、日净输电量和LCOH分别为52.19%、247.352 MWh/d和6.05 USD/kg；优化后，最佳氢气产能为4.796 t/d，㶲效率提高3.00%，日净输电量增加31.14%，LCOH降低4.87%。该研究对于大规模太阳能耦合发电和制氢工艺的开发具有重要的指导意义。

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。

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。

为了研究氨气/甲烷掺混燃气在贫预混旋转湍流状态下的火焰稳定性及NO的排放特性，设计建造了一个可视化的旋转湍流燃烧装置，开展了一系列的实验测量研究。研究表明：随着当量比增大，氨气火焰稳定燃烧的范围有所扩大，但当氨气掺混比大于0.60时火焰出现上下振荡现象，继续增加将导致火焰吹熄；NO的排放水平随当量比增加而提高；但在相同的当量比下，NO的排放随氨气掺混比的增加先升高再下降。此外，分别采用化学反应器网络（CRN）方法和一维层流预混火焰计算方法，对相应的火焰状态进行了数值计算分析，虽然计算结果与实验结果误差较大，但其预测的NO排放特性随氨气掺混比、当量比的变化趋势是一致的，对三者之间误差的来源进行了分析。

锂离子电池是能源储存和利用的一项关键技术，能量密度已成为现代电池发展中的一个关键指标。硅基负极由于其较高的理论比容量，得到广泛关注，但硅基材料存在严重的体积膨胀问题。功能性添加剂对电池性能有明显的改善效果，是电解液体系不可缺少的部分，具有“用量小，见效快”的特点，通过成膜添加剂形成稳定的固态电解质界面（SEI）膜进而稳定电极电解液界面，改善硅基负极电池性能。本文总结了近年来硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展，对成膜添加剂按照官能团或元素进行分类论述，并对多组分成膜添加剂的协同作用进行了简要阐述。最后，针对目前硅基负极电解液添加剂的研究现状进行了总结，并展望了未来的研究方向。

在回转窑炉实验台上进行了市政污泥焚烧的系列实验，研究了焚烧温度、污泥粒径、炉内停留时间及钙硫摩尔比等因素对污泥焚烧过程中气态污染物排放特性的影响规律。结果表明：随着焚烧温度的升高，SO₂的排放浓度明显上升，但上升趋势随温度升高变缓；NO的排放浓度也随焚烧温度的升高而增加，但影响相对较小；随着污泥粒径的增加，SO₂的排放浓度有明显下降，而NO的排放浓度变化较小；通过减小炉体倾角延长污泥在炉内的停留时间后，NO及SO₂的排放总体均呈上升趋势，CO排放浓度则下降，但炉体倾角在1.5°~2.5°范围内变化时，各气态污染物的排放均无明显变化；污泥中掺混生石灰后，SO₂的排放浓度明显下降，且随Ca/S(摩尔比)的增大逐渐降低，Ca/S超过4之后对SO₂的减排影响变小；生石灰的加入也使NO的排放浓度降低，但随着Ca/S的提高，NO的排放浓度有所回升。

电催化过程是时空多尺度的复杂系统，探究认识多孔电极电催化体系中不同层次和尺度下的介尺度行为，对进一步强化电催化反应以及物质扩散传递，提高效率减低能耗具有重要的意义。围绕多孔电极、电催化剂以及隔膜，对多级孔电极结构的构筑、电催化剂表界面活性位调控、介尺度结构可控制备策略和隔膜结构调控中存在的介尺度现象以及介尺度效应进行了详细的综述，发现电催化体系中各层次之间的介尺度行为可以用于优化、调控、指导多孔电极、电催化剂以及隔膜的设计与制备，为丰富和完善电化学催化体系提供了新思路和新角度。

能源使用结构的不合理会造成资源短缺和环境破坏。在制造业大国中，工业是能源消耗最大的部门，其用能转型受到广泛关注。能满足工业用热需求的高温热泵是推动工业用能清洁化、电气化的重要一环。高温热泵的构建主要围绕循环和工质两方面展开。在循环结构方面，梳理了压缩式、吸收式、压缩-吸收混合式高温热泵，提炼出了每项研究中热泵能实现的工作温度范围，总结了不同循环结构下系统需要的热源温度及能实现的温升幅度，从热源品位和用热温度需求的角度为高温热泵循环结构的选择提供参考。在工质方面，梳理了它的演变和替代过程，根据工质特点分析了其适宜的工作温区，总结了工质的筛选原则。最后，对高温热泵的应用场景进行了展望，除用于工业过程外，还可以帮助构建卡诺电池，实现电能-热能-电能的存储与转化。

全固态锂电池（ASSLBs）比目前的液态锂电池具有更高的能量密度与安全性，是下一代能量存储设备的主要研究方向。相较于其他电解质，硫化物固态电解质具有超高离子电导率、硬度低、易加工、界面接触好等特性，是实现全固态电池最有希望的路线之一。然而，硫化物固态电解质与负极的界面问题，如电解质/负极界面的副反应、固-固接触性差以及锂枝晶等是制约硫化物全固态电池实际应用的重要阻碍。本文概述了目前对匹配硫化物电解质的全固态锂电池主流负极材料的研究现状，总结了金属锂、锂合金、含硅负极等基于硫化物电解质的全固态锂电池的发展现状、应用优势、界面问题及主流解决策略，并为下一步基于硫化物固态电解质的全固态锂电池负极材料的研发与界面问题的解决提供了指导性建议。

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。

纳米粒子在显示器、催化剂和生物医学等领域有着广泛的应用，其可控制备一直是研究的重点。与传统的间歇釜式生产工艺相比，微流控技术具有高效混合、传质传热快、反应条件精准可控以及可在线分析等特点，可用于高效连续化合成单分散纳米粒子，并为新型功能纳米粒子的开发提供了平台。本文主要介绍了近年来微流控技术在新型功能纳米粒子制备中的应用，重点综述了在量子点、金属及金属氧化物纳米粒子制备中的研究进展，并对其未来方向进行展望。

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。

炭微球具有化学稳定性好、电导率优良、比表面积大、孔结构丰富等优点，在吸附、催化等领域具有广阔的应用前景，引起了研究人员的广泛关注。酚醛基炭微球以酚醛树脂为前体，经高温炭化制备而成，这种制备方法工艺简单、对设备要求低、产率高，而且通过调整反应物和反应条件可实现对炭微球结构和功能性的精细调控，从而更好地满足实际应用的需求。概述了酚醛基炭微球的最新研究进展，分为小粒径炭微球制备、多孔炭微球制备和功能化炭微球制备三个方面，并介绍了酚醛基炭微球在储能、吸附和电催化领域的应用，最后对其未来发展方向进行了展望。

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。

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。

成核作为溶液结晶的第一步，是决定晶体产品质量的关键因素。目前，成核理论主要包括经典成核理论和非经典成核理论。相比于仅以原子、离子或分子等均匀稳定结构为单元的经典成核理论，非经典成核理论以纳米级前聚体为单元，这类单元涵盖了聚集体、纳米粒子等介尺度非均匀动态结构，导致形成的非经典成核过程更为复杂，需在传统的化学、化学工程和过程系统工程研究方法的基础上，充分利用介尺度科学研究方法完成其核心规律的探究。为此，总结了二步成核理论、预成核团簇理论、粒子附着晶化理论以及其他新提出的非经典成核理论，分析了其中的介尺度结构及其时空动态行为，并探讨了利用介尺度数学模型对现有成核数学模型的修正和优化的思路，最后对溶液结晶中晶体成核的介尺度研究范式及理论发展进行了展望。

氨是一种无碳富氢的能源载体，体积能量密度高，易液化储存，是理想的储氢介质。以氨直接作为燃料，在低温碱性膜燃料电池中通过氨氧化反应实现化学能到电能的转化，是氨能源高效利用的理想路径之一。然而，低温氨氧化反应动力学缓慢、催化剂价格昂贵、易中毒等问题严重影响氨燃料电池性能，限制其大规模的商业化应用。因此，设计高效、廉价、稳定的催化剂是发展低温氨燃料电池技术的关键。本文首先综述了近些年研究者在氨氧化反应机理方面的探索，在深入理解反应体系的基础上，重点介绍了含贵金属和非贵金属催化剂设计制备及其在氨氧化反应中的进展，并总结了氨氧化催化剂在氨燃料电池中的性能。最后针对氨氧化催化剂目前存在的问题和未来的发展方向提出了建议，旨在为氨氧化催化剂的设计及低温氨燃料电池技术的发展提供研究思路。

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。

光催化CO₂还原制碳氢燃料技术由太阳能直接驱动，将CO₂转化为可直接利用的化学品，是助力碳达峰、碳中和的变革性技术。该技术的高效、低成本运行受光吸收利用、光催化剂形貌结构、界面催化反应及传质等因素影响，其内部能质传输是多时空尺度、多物理场耦合的复杂过程，需要从理论和应用两方面结合多个学科展开系统研究。梳理了光催化CO₂还原基本理论及国内外研究进展，并针对技术瓶颈从光吸收拓展与利用、光生载流子分离强化、氧化/还原半反应优化及传质强化四个优化策略指出了该技术发展方向，探讨了该技术全流程能量传递和物质转化之间的耦合匹配准则，为降低反应能耗、促进性能及产率提升甚至未来工业化大规模太阳能驱动CO₂还原应用铺垫道路。

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。

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。

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。

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%。

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。

微生物制造利用生物质和二氧化碳等可再生原料进行化学品的绿色生产，显示出了巨大的二氧化碳减排潜力，是促进实现“碳中和”目标的重要途径，其核心内容之一是高效微生物细胞工厂的设计与构建。综述了基于基因组规模代谢网络模型的代谢流分析和代谢途径预测研究进展；介绍了新型基因组编辑工具助力微生物细胞工厂的高效开发；总结了代谢调控策略用于提升细胞工厂生产能力。此外，还概述了微生物制造关键技术在第三代生物制造中的应用。最后，展望了未来微生物制造在化学品生产中的应用和发展方向。

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。

钠离子电池因其储量大、成本低和高安全性等优势，成为锂离子电池的有效替代品，可在一定程度上缓解锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题。本文对钠离子电池发展现状、面临的挑战以及未来发展趋势进行梳理分析，并精选钠离子电池最新前沿综述，包括正极材料、负极材料和先进表征技术等，探讨当前钠离子电池的研究热点，为新能源材料领域技术研究提供参考。

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。

含复杂拓扑链结构的聚合物的发展极大地丰富了高分子材料的种类与性能，而微反应技术为聚合物拓扑结构的调控提供了一个强有力的平台。本文首先对拓扑聚合物的结构性能、合成方法及微反应技术的理论基础等背景作简要介绍，然后对微反应技术在聚合物合成领域的应用作系统的阐述，重点集中于连续制备支链型聚合物的研究进展及微反应器操作相对于间歇过程的优势等。进一步地，分析了微反应器合成复杂拓扑结构聚合物的技术难点及改进方案，最后从基础研究、工程放大、产品应用等研究方向进行展望。

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。

气凝胶是一类以空气为分散介质的干态凝胶材料，具有由纳米粒子随机聚集并相互连接而成的复杂三维网络结构，也因此集低密度、高比表面积、高孔隙率、低热导率等优异性能于一身，在众多尖端及民生领域显示出巨大的应用潜力。作为一种高性能材料，聚酰亚胺(polyimide, PI)已被广泛用于航空航天、防火织物等诸多领域，由其制成的PI气凝胶具有较高的机械强度，对传统脆弱易碎的无机气凝胶显示出明显的替代趋势，也因此得到了研究人员的广泛关注。本文主要介绍了PI基气凝胶材料的研究进展，从PI气凝胶的制备方法、改性方法及应用等角度进行综述，并对其未来的发展进行展望，以期为后续研究提供借鉴与参考。

人口增长与全球工业化的加速发展促使化石能源需求量逐年递增，由此导致大气中二氧化碳（CO₂）含量快速上升并引发了全球系列气候问题，“碳达峰·碳中和”背景下的CO₂减排刻不容缓。传统工业捕集CO₂方法由于能耗高、选择性较差、溶剂损耗大等问题限制了其大规模推广应用，离子液体因其极低挥发性、强的气体亲和性、可调的结构性质等特点在CO₂捕集分离领域逐渐显示出独特优势，但离子液体特别是功能化后通常黏度较高或室温呈固态，导致气液传质效果差或无法直接应用于吸收分离过程。负载型离子液体兼具离子液体和多孔材料的共同优势，不仅能提升选择性分离效果，有效避免离子液体直接吸收造成的高黏度，还可拓展离子液体应用范围，具有广阔的发展前景。重点总结了近些年物理和化学负载型离子液体在CO₂吸附分离方面的研究现状和进展，并对负载型离子液体捕集分离CO₂研究的发展趋势进行了展望。

气液固流化床是一类重要的多相反应器，在化工及相关过程工业中有着广泛的应用。然而，由于对该类反应器内复杂的多相流动结构的定量描述十分有限，目前其设计和放大仍主要依赖经验，致使放大成功率低，反应结果达不到预期效果。因此，建立和完善气液固流化床内的三相流动机理模型，是实现该类反应器科学设计和放大的关键环节。对气液固流化床内的三相流动机理模型的研究进展进行了分析，着重总结了三相流动介尺度机理模型研究的新进展，并指出了存在的问题和进一步研究的方向，希望为该类反应器的基础研究和工业应用提供参考。

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。

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。

β-淀粉样蛋白（amyloid β-protein，Aβ）的自发聚集形成大量毒性的寡聚体，导致脑内神经元死亡，从而引发认知障碍，即阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD），严重威胁着人类的健康。Aβ聚集过程呈现复杂的多尺度自组装特性，目前尚缺乏对Aβ聚集过程多尺度寡聚体的认识，严重制约Aβ聚集抑制剂的设计开发。本文首先简述Aβ聚集的基本理论以及与介尺度科学的关系，分类介绍Aβ自组装过程中所产生的各种介尺度寡聚体及其介导的细胞毒性；之后归纳各种Aβ聚集抑制剂的设计策略、作用原理和作用效果；最后总结Aβ聚集及其调控研究中存在的主要挑战，并提出了进一步研究的重点方向。

单原子催化剂兼备均相催化剂活性中心明确和多相催化剂易于分离等优点，被视为传统均相催化和多相催化之间的桥梁。单原子催化剂所具备的高原子利用率和独特的电子-几何结构等特性，使其在一系列重要反应中表现出相当优异的催化性能，具有较好的工业化应用前景。但目前报道的单原子催化剂的制备量级仍大多局限在克级甚至毫克级，远不能满足未来的工业应用需求。本文介绍了目前间歇式(热解法、物理混合法和气体迁移法)和连续式(前体微胶囊法、前体雾化法、光化学合成法、两段式微反应器法和电场辅助合成法)这两种大规模制备单原子催化剂的典型合成策略，可为单原子催化剂的工业化生产和应用提供借鉴。

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。

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。

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。

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。

ZSM-5分子筛作为应用最为广泛的催化剂之一，一直是研究关注的重点。由于其沿着b轴直通孔道相比于沿着a轴和c轴的Z形孔道具有更好的扩散性能，其长度的控制对改善分子筛的催化特性具有重要作用。综述了控制ZSM-5分子筛各向生长的主要方法，结构导向法和生长修饰法。对短b轴ZSM-5分子筛在MTP、MTH以及MTG等催化领域的应用进行了具体分析。并指出，特定季铵盐作为结构导向剂制备的片层分子筛，具有均匀良好的自柱撑结构和晶间介孔，由于结构导向剂制备难度较高，采用生长修饰剂部分取代季铵盐更加经济环保。特定生长修饰剂合成难度低且成本低廉，制备的分子筛具有分散或团聚片层结构，新工艺的开发以改善晶间介孔将使其具有更好的扩散性。对片层分子筛厚度和酸性的精准调控、合成机理以及各向长度对催化性能影响的深入研究，以保证高效制备兼顾转化率、选择性以及稳定性的分子筛对短b轴分子筛的发展具有重要意义。

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。

煤是自然界中分布最广、储量最丰富的含碳资源，其分子结构与纳米碳材料具有天然的相似性，是优质的纳米碳材料前体。多年来，以煤为前体制备的各种纳米碳材料已被广泛应用于能源、信息、环境和生物医学等领域。其中，煤基零维纳米碳材料如纳米金刚石、富勒烯、碳纳米洋葱、碳点等，因其具有小的纳米尺寸、大的比表面积、独特的球形结构等，表现出优异的荧光特性、电化学性能以及催化性能等，在能源转化和存储等领域展现出极大的应用潜力。本文综述了基于煤炭及其衍生物为前驱体的各类零维纳米碳材料的制备方法和性能，并对其在照明显示、电化学储能、光/电催化等方面的应用进展进行总结，指出目前存在的问题与挑战及其解决策略，最后对其未来发展进行了展望。这为促进煤炭的高附加值转化和利用以及大规模制备煤基零维纳米碳材料提供理论和实践支持。

甲醇制丙烯（MTP）是当前煤化工领域亟需发展的关键催化技术，积炭被认为是导致催化剂失活的重要原因之一。以积炭分子筛为研究对象，通过IGA、FTIR及TG等多种表征手段，考察甲醇的吸附行为、分子筛表面酸性、积炭成分与MTP反应中甲醇反应活性之间的构效关系。研究结果表明，甲醇的吸附量随催化剂的失活而降低，其下降速率与甲醇转化率成正比。催化剂上滞留的碳物种的主要成分为轻烃、BTX芳烃、活性结焦和积炭，而其中积炭是引起分子筛失活的主要原因。完全失活的催化剂与新鲜催化剂相比仍保留一定的甲醇吸附能力，推测积炭主要存在于酸活性中心周围。积炭首先覆盖的是B酸中心的羟基和桥式羟基，随后是非骨架Al—OH；而催化剂的甲醇转化率与分子筛中可接触的B酸和L酸数量成正比。另外，基于催化剂的失活速率与转化率存在的正比关系，结合反应动力学，推导出了失活曲线的数学表达式，理论上解释了MTP反应过程中的积炭失活介尺度机制。

全球工业化的迅速发展及人口增长使得化石燃料消耗不断增加，导致二氧化碳(CO₂)排放量逐年递增，引发全球化气候问题。醇胺吸收法目前在工业CO₂捕集应用最广泛，主要以单乙醇胺、甲基二乙醇胺等水溶液为吸收剂，存在溶剂损耗大、再生能耗高等问题，开发高效低能耗的新型吸收剂是实现CO₂大规模捕集的关键。离子液体具有气体亲和性好、蒸气压低、结构性质可调等特点，其中相变离子液体体系因节能潜力大被认为是新一代CO₂吸收剂，其吸收CO₂后由均相变为互不相溶的液-液或液-固两相，再生时仅需对CO₂富相加热处理，可有效减少吸收剂再生体积，降低再生能耗。重点总结近五年相变离子液体体系在CO₂分离的研究现状和进展，对不同相变行为的液-液和液-固相变离子液体体系分类阐述和讨论，并对其发展趋势进行展望。