分子动力学模拟已经成为化工过程和技术研发的重要工具，但经典分子动力学模拟的精度不足和从头计算分子动力学模拟的高昂计算成本，制约了分子模拟技术的广泛应用。机器学习技术的出现和发展使得基于机器学习势的分子模拟快速发展起来，该方法兼具速度快与准确性高的优势，将极大地加速分子模拟技术在化工中的应用。首先回顾了机器学习势的发展历程，给出了构建机器学习势模型的原则，介绍了数据集构建、模型训练和模型迁移与应用等，分析了不同类型的机器学习势的特点和局限性，最后对机器学习势的应用前景进行了展望。

随着“绿色化学”和“可持续发展”概念以及“碳达峰、碳中和”（双碳）目标的相继提出与推进，化学工业逐步进入绿色化、高端化、智能化发展新阶段。对于包含反应的化工过程有非常经典的“三传一反”理论，以反应动力学为核心，以动量传递、热量传递与质量传递为基础，揭示了物质、能量传递与化学反应的协同强化规律，对化工领域的发展具有重要和深远意义。近年来，由于光能、电能等清洁能源以及绿色生物制造、光电化学工程等新学科引入化工反应过程中，以电子传递、质子传递和分子传递为代表的三类传递现象得到了广泛关注和大量研究，为“三传一反”理论注入了新的活力。在此背景下，尝试将电子传递、质子传递和分子传递三类现象进行分析和介绍，针对不同化学反应的特点，初步总结了通过电子传递、质子传递和分子传递过程的单独或协同强化，以实现传递过程与化学反应过程的高度匹配，进而实现化学反应效率的显著提升。

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。

填料作为旋转填料床的核心部件，是物料微观混合和传质反应过程发生的重要场所。填料的结构、材质组成、填装方式决定了填料的功能性，进而直接影响到旋转填料床的传质性能、使用寿命和应用范围，故而增强填料的功能性显得尤为重要。功能性填料通过改变常用填料的表面性质、调节形态、设计结构等手段，使填料具有如吸附、催化、疏水等的功能特性，在提高旋转填料床的性能和运行效果方面表现出优异的成效。综述了在旋转填料床中功能性填料的主要分类与特点，总结分析了近年来功能性散装填料和规整填料在旋转填料床中的应用情况，从增强传质特性和改善液体流动行为方面分析了填料功能特性的体现，并对功能性填料的发展方向和工业化前景做出了展望。

微波技术作为一种新型过程强化手段，已被广泛应用于材料制备过程。利用微波对吸波型载体的选择性加热，使其产生局部高温诱导催化剂颗粒的沉积，有望构筑高分散钯（Pd）催化剂结构，而这一特殊结构对提高催化剂电催化氧化甲酸活性、提升甲酸燃料电池的性能至关重要。为探究微波诱导高分散钯催化剂便捷制备的可行性，本文首先通过水热法制备了强吸波的空心海胆状磷化铁（FeP）作为催化剂载体，而后分别在常规加热与微波加热条件下通过乙二醇还原法在FeP表面沉积Pd。使用XRD、TEM、SEM技术表征Pd/FeP产品的形貌和微观结构，探究微波加热对催化剂表面金属钯颗粒分散的影响作用。使用循环伏安法和线性伏安法评价所制备催化剂的催化活性，通过探讨催化剂结构与其电催化活性的构效关系，揭示微波合成对Pd/FeP催化剂性能的强化作用机制。研究结果表明，空心海胆状的FeP颗粒具有较强的微波吸收能力，因而在受到微波辐射时，其表面形成的局部过热诱导Pd的原位沉积，使得微波水热法制备的Pd催化剂具有良好的分散特性，然而溶剂主体温度的过高会增加Pd之间的团聚。相对于常规手段合成的催化剂，利用微波水热法在120°C下制备的催化剂电化学活性面积提升了约3.5倍，对甲酸电催化氧化活性提升了约54倍。

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。

在碳达峰碳中和的背景下，能源结构转型势在必行。氢能是以非化石能源为主体的新型能源系统的重要能量载体。目前氢能的发展瓶颈在于氢气的储运。以乙基咔唑/全氢化乙基咔唑为代表的有机液体储氢技术提供了一种安全、高效的储氢方式。全氢化乙基咔唑脱氢温度高、催化剂稳定性差等问题是限制该技术大规模应用的主要挑战。基于此，介绍了全氢化乙基咔唑催化脱氢过程的反应机理，阐述其反应路径、反应动力学、催化反应过程；综述了目前脱氢催化剂的研究进展，对脱氢催化剂的循环性能进行总结，并归纳了失活机理；结合脱氢反应的特点提出反应器设计的挑战，并介绍目前典型的脱氢反应器。最后，针对现阶段全氢化乙基咔唑脱氢反应的潜在挑战，对该技术在储氢领域的应用进行了展望。

含碳固废来源广、产量大，其大量堆存严重制约了环境可持续发展，因此含碳固废资源化利用意义重大。利用含碳固废制备多孔炭材料是其清洁高效利用的重要方式之一。对多孔炭进行硫原子掺杂不仅可使材料表面的亲水性得到改善，还可以改变材料表面的化学异质性，生成有利于CO₂捕集的活性位点，强化材料对CO₂分子的吸附作用，从而提高其CO₂吸附容量。简述了固废基硫掺杂多孔炭材料的制备方法，总结了硫掺杂多孔炭材料用于CO₂吸附的最新研究进展，并对硫掺杂多孔炭材料未来发展趋势及其在CO₂吸附领域的工业化应用进行了展望。

膜分离技术因操作简单、效率高、环境友好等特点，被誉为最具发展潜力的分离技术之一。金属有机骨架是一种新兴的分离膜材料，其可调变的孔道微结构、高孔隙率、拓扑结构多样性，使其在一/二价离子分离方面具有良好潜力。回顾了近二十年金属有机骨架膜在一/二价离子分离的研究进展并深入探讨了其传递机理，此外，也系统总结了金属有机骨架膜的制备方法，探讨了金属有机骨架膜在一/二价离子分离领域面临的挑战及未来研究方向。

为实现二硝基甲苯（DNT）的安全高效生产，采用微反应技术，以甲苯为原料、硝硫混酸为硝化剂，研究了甲苯连续二硝化反应过程基本规律。提高反应温度、增大硝酸与甲苯的摩尔比、降低混酸含水量、减小硝硫摩尔比、集成釜式搅拌操作有利于DNT的生成；降低反应温度、提高混酸含水量和硝硫摩尔比，有利于降低2，4-/2，6-DNT比值。针对80/20DNT产品进行了硝化工艺优化。在反应温度75℃、混酸含水量14%(质量分数)、硝硫摩尔比1/4或1/3、搅拌时间5 min条件下，产物中一硝基甲苯(MNT)含量小于0.2%，2，4-和2，6-DNT含量大于96%，2，4-/2，6-DNT比值小于4.25，其他DNT异构体含量均小于4%，符合行业标准。绝热条件下，室温进料，混酸含水量14%(质量分数)，硝硫摩尔比1/4，搅拌时间10 min，生产的产品质量符合行业标准。研究结果为甲苯连续二硝化工艺开发及80/20DNT产品的连续制备提供了基础。

硬炭作为钠离子电池(SIBs)最具有应用前景的负极材料，其形貌的可控调节和结构优化被广泛研究和关注。以煤沥青为原料，采用柠檬酸钾(C₆H₅K₃O₇·H₂O)作为双功能活化剂：(1)气体分解产物可消耗过量的氢，实现沥青的固态热解，阻碍有序微晶的生成；(2)固态分解产物钾盐进行活化造孔，从而在高温碳化过程中形成丰富的封闭纳米孔。基于此，成功制备了具有高度无序、多孔片状结构的沥青基硬炭材料，并应用于SIBs负极，探究其电化学性能。研究发现，通过调控活化剂用量可以实现沥青基硬炭微观结构的优化，在适宜质量比条件下制备的硬炭(HC-2-1300)首次库仑效率高达81.5%，在0.1 A·g^-1的电流密度下，其可逆比容量为214.2 mAh·g^-1，明显优于直接碳化的样品(DC-1300)。同时，在5 A·g^-1的高电流密度下，HC-2-1300样品仍有116.7 mAh·g^-1的可逆比容量，且在1 A·g^-1电流密度下充放电循环2000圈后，容量保持率达75.1%，显现出优异的倍率性能和循环稳定性，具有广阔的应用前景。

膜技术基于渗透性差异实现天然气无相变脱碳，节能优势显著，此外膜装置的模块化制造可以灵活应对非常规天然气开采规模的大幅变化。聚酰亚胺（PI）是一种广泛研究的玻璃态聚合物膜材料，脱碳选择性较高、化学稳定性好，近年来在天然气脱碳领域已实现工业应用。尽管如此，通过分子结构设计提升聚酰亚胺膜的渗透性，从而大幅降低膜装置建设成本和占地面积，仍是未来的重要研究方向。从气体在玻璃态聚合物膜中的渗透传质机制出发，归纳总结了芳香族聚酰亚胺在链段构型与柔顺性、大位阻侧基、主链轴节结构等方面的设计进展以及膜材料自由体积分数和气体渗透系数随之发生变化的内在规律，对聚酰亚胺膜材料分子结构设计的未来发展方向进行了展望，兼顾考虑自由体积分数和自由体积空穴尺寸分布范围是同时提高渗透性和选择性的重要途径。

解决传统燃料过剩、开发绿色高效低耗的油品加工技术是双碳背景下的必然趋势。发展分子炼油理念下的变革性加工技术，实现从“馏分加工”到“组分加工”，是节能降耗、物尽其用的重要思路，其中组分的高效分离是实践分子炼油理念、实现精细化加工的重中之重。详细介绍了我国各种馏分油的化学组成的分布规律以及现有溶剂萃取技术分离芳烃、烷烃和杂原子化合物等组分的研究现状，讨论了各类油品由于组成差异而导致不同的分离难点，旨在提出未来研究的切入点和有价值的研究方向。

钴酸锂(LiCoO₂)具有高压实密度、高体积能量密度、优异的导电性能以及使用寿命长等优点，占据消费类电子产品的主要市场。LiCoO₂材料的理论比容量高达274 mAh/g，而其在4.2 V的电压下比容量仅为140 mAh/g。随着消费类电子产品对高能量密度的迫切需求，提高LiCoO₂材料工作电压成为当前研究的热点。材料改性和功能电解液设计是实现高电压LiCoO₂电池的主要途径。相比较而言，功能电解液设计是一种高效且经济的途径，对高能量密度LiCoO₂电池的研发具有重要意义。从高压有机溶剂、高压添加剂以及局部高浓度电解液三个方面入手，综述了近年来国内外高电压LiCoO₂电池电解液的研究进展，重点阐述了电解液溶剂的氧化窗口、电极与电解液界面反应以及锂离子溶剂化结构对高电压LiCoO₂电池性能的影响。最后，对高电压LiCoO₂电池电解液的发展前景作出了总结和展望。

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。

药物制剂不仅关系国计民生，而且也是国家安全和科技竞争的战略重点。理论计算在药物制剂设计过程中发挥了重要作用，有关药物制剂设计中的现代理论计算方法一直备受关注。近年来，随着人工智能等新兴技术的飞速发展，药物制剂的研发模式也逐渐向大数据驱动的智能设计模式转变。首先，阐述了理论计算在药物制剂设计中的重要性。然后，重点探讨了药物制剂设计中理论计算的研究现状，分别对分子模拟、热力学计算和人工智能等方法进行了归纳和总结，深入分析了各类方法的优缺点。在此基础上，讨论了理论计算在药物制剂设计中面临的挑战，并对其未来发展方向提出了展望，有望为药物制剂的智能设计提供参考与指导。

二甲苯异构体的分离与纯化是石油化学工业的重要过程之一，但二甲苯异构体的结构和性质极其接近，常规精馏和深冷结晶法分离能耗高、生产效率低。模拟移动床色谱是主流的二甲苯异构体分离技术，但作为吸附剂的分子筛在吸附容量和分离选择性两方面均存在不足。金属有机框架和超分子材料具有组装自由、结构多样和性质可调等优点，可通过构建极性孔环境或精准设计孔道尺寸与形状实现二甲苯异构体的高效辨识与分离。本文综述了金属有机框架和超分子材料在二甲苯异构体吸附分离中的研究进展，从静电作用、尺寸筛分和形状筛分等方面探讨了二甲苯异构体分离的内在机制，总结了金属有机框架在二甲苯分离领域存在的问题和局限，并对未来发展方向进行了展望。

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。

全球变暖与能源不足是世界性难题，利用太阳能通过光催化还原二氧化碳为高附加值的含碳化学品有望成为解决以上问题的重要途径。因此，制备高效且低成本的光催化材料至关重要。已知的双组分催化剂中，直接Z型异质结光催化剂因其较低的光生电子空穴复合率、强氧化及还原能力和较高的光催化反应效率得到广泛关注。综述了光催化还原二氧化碳的原理，直接Z型异质结的确认方法（包括光催化还原实验、自由基鉴别实验、原位辐照X射线光电子能谱、金属负载及理论计算等方法），明确了直接Z型异质结的光催化机理。此外，总结了直接Z型异质结结构中承担氧化或还原作用的常见催化剂的现阶段研究现状。最后，对于该领域发展所面临的挑战和机遇进行了总结和展望。

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。

微分散是微化工技术的重要组成部分，其装备和过程的复杂性使得相关研究受到诸多限制，传统思想指导下微分散基础研究以“设计-实验-模型”为思路，进展缓慢。近年来，人工智能方法因其强大的识别和回归能力在化工领域备受关注，人工智能辅助的微分散基础研究有利于形成微化工过程认识的新范式，促进微化工技术发展。本文介绍了人工智能方法的一般思路及其针对微分散研究的适用性，综述了人工智能技术在显微图像识别、液滴和气泡分散尺寸预测以及微分散过程控制和优化中的研究进展，对未来基于人工智能的微化工研究进行了展望。

机器学习和数据科学相关研究从计算机科学学科涌向化学工程，将为化学工程领域创造变革范式的机会，其中物理信息神经网络（PINN）因将物理方程嵌入神经网络中使得网络输出满足物理规律而获得广泛关注。首先介绍PINN的算法思想及其采样策略；进一步讨论对PINN的损失函数不同的处理方式，主要包括无观测值、方程降阶、方程离散化和只嵌入部分物理方程等；最后概述了PINN方法在气液两相流、多孔介质两相流、液固两相流、两相流传热等领域最新进展。

随着信息技术进步，芯片向大面积、高功率方向发展，对热管理提出了严峻挑战。微通道液冷能够解决高功率芯片散热难题，但传统平直微通道热沉流阻大、温度均匀性差。提出了一种耦合歧管式进出液结构、分布式射流和微针翅的新型歧管式微通道散热器，在平均热通量高于330 W/cm²、总功率达到2500 W时，芯片平均温度低于70℃，实现了高效散热。通过数值模拟发现：降低散热器射流腔高度可显著强化传热，但整体压降也随之陡升，存在一个最佳射流腔高度；散热器底板的微针翅尺寸及其与射流腔的相对尺寸是新型歧管式微通道散热器的重要结构参数，微针翅的存在并不是绝对有益于传热强化。定义了微针翅与射流腔之间相对高度的无量纲参数——翅占比，存在临界翅占比使得阻碍效应和强化效应相抵消，当翅占比高于这一临界值时才能达到强化换热效果。本研究为新型歧管式微通道散热器的设计提供了指导。

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。

原子级分散催化剂（ADCs）结合了均相催化剂和非均相催化剂的优点，具有高比表面积、高原子利用率、结构明确等特点，使其表现出优异催化性能的同时又易于分离回收，故在工业催化领域得到了广泛关注，被认为是最有潜力的催化剂。对原子级分散催化剂的通用合成方法进行了分类总结，此外，调研了原子级分散催化剂在选择性加氢、羰基化、脱氢化学反应的催化应用。最后，总结了ADCs所面临的机遇和挑战，为其后续的发展与应用提供借鉴。

氟代碳酸乙烯酯（FEC）是锂电池电解液添加剂的重要组分之一，其工业制备方法主要为卤素交换法，即氯代碳酸乙烯酯（CEC）与氟化钾（KF）通过取代反应制备FEC。该工艺中，取代反应速率受限于KF相际传质速率，且CEC易发生消去反应生成碳酸亚乙烯酯副产物。针对上述问题，研究了相转移催化剂（PTC）结构对KF相际传质速率和CEC制FEC主副反应能垒的影响规律和调控机制。优化条件下，PTC为[bmim][BF₄]（1-丁 基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐），溶剂为乙腈，反应温度为乙腈回流温度（81.6℃），n（KF）∶n（CEC）=2.5∶1，此时FEC收率高达91.94%（摩尔分数）。密度泛函理论计算表明，在乙腈中[bmim][BF₄]能与KF形成配合物，增加K⁺和F^-的核间距并降低KF的溶解自由能，从而强化相际传质并降低取代反应能垒，实现CEC经KF取代高效制备FEC。

以航天炉煤气化细渣为研究对象，以双酚A（BPA）为模型污染物，以过硫酸盐（PMS）为氧化剂，对煤气化渣进行酸、碱、盐改性处理，探究了改性煤气化渣活化PMS降解BPA的性能。研究表明，三种改性方式均可提升煤气化渣活化PMS降解BPA的性能，其中NaOH改性效果最佳。对NaOH改性浓度研究发现，5.5NaOH-FS/PMS/BPA体系中，在30℃，催化剂投加量2 g/L，PMS投加量10 mmol/L的条件下，15 mg/L BPA在60 min内可以实现完全去除。XRF、XRD、SEM-EDS、FTIR分析表明，NaOH改性煤气化渣中保留了活性Fe₂O₃组分，并且碳含量最高，达到52.7%，其存在加速了BPA的降解。自由基淬灭实验证明，5.5NaOH-FS/PMS降解BPA过程中，·O{}_{\mathrm{2}}^{-}与¹O₂为主要活性氧物种。研究成果为煤气化渣作为催化剂在污染物去除领域中的应用提供了一定的基础数据。

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。

碳纳米管因其优异的力学、电学、热学和光学性能，在碳基集成电路、超强超韧纤维、机械储能、柔性可穿戴设备等众多尖端领域拥有广阔的应用前景。碳纳米管的单体结构和微观形貌（如长度、取向度、缺陷浓度、洁净程度等）对其基础物理性质有显著的影响。在各类碳纳米管中，只有具有宏观长度、低缺陷浓度和高取向度的超长碳纳米管才能充分体现和发挥其本征的性能优势并满足很多尖端领域对其结构和性能的严格要求。实现超长碳纳米管实际应用的关键在于实现其大规模制备，然而其目前的产率远远无法满足应用需求，因而其在高密度、高产率制备方面依然面临很多挑战。深入讨论了超长碳纳米管的生长机理，分析了超长碳纳米管产率低的原因，系统总结了高密度超长碳纳米管的制备方法，并介绍了目前在超长碳纳米管实际应用方面的最新进展。另外，还总结了超长碳纳米管制备领域所面临的科学和技术挑战，并对未来的发展方向进行了深入的讨论。

光热驱动的甲烷重整制氢技术，是将太阳能转化为燃料的主要技术路径之一。引入聚光集热技术，可实现太阳能的全光谱利用，有效提高太阳能到燃料化学能的转化效率，同时显著降低系统能耗及碳排放。将多孔碳化硅吸热体和La_1-x Sr _x Co_1-y Fe _y O_3-δ 钙钛矿透氧膜结合，提出一种光热驱动的膜反应制氢的设计思路，实现了连续、高效的制氢过程。完成了该反应过程的概念设计，建立考虑辐射-传热-膜分离-反应的数值模型并进行仿真模拟；重点评估了膜表面的温度均匀性，并分析温度对膜内反应及出口产物的影响规律。结果表明，该模型可以有效精准描述概念设计过程。研究成果可为光热驱动的高温膜反应器设计和放大提供理论依据以及初步设计方法。

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。

2060年碳中和目标下，发展清洁可再生能源势在必行。然而，颠覆百年工业革命下以化石能源为基础的工业文明，建立以清洁能源为基础的全新工业架构存在巨大挑战。关键问题在于可再生能源的物质转化与能量利用的理论极限未知，与之相匹配的工业流程仍不明晰。基于“绿电引入后工业过程热的缺失”问题，本文从“系统—环境”、“热—电”及“效率—速率”三个方面提出热力学视角下的碳中和三问，利用能够描述过程理论极限的热力学方法剖析碳中和问题；并尝试思考基于绿电转换器、光电化学工程、膜分离及热泵等再电气化手段的化学工业流程再造蓝图，以期为理解和布局碳中和所需颠覆性技术提供化工新视角。

系统探讨了CO₂水合物在海水环境中的热力学和动力学，特别关注盐度对水合物形成和稳定性的影响。通过综合分析现有文献，讨论了海水的温度、压力、盐度等因素对CO₂水合物的形成和稳定性的影响。阐述了几种常见的盐水体系下CO₂水合物的相平衡条件模型，总结了海水环境CO₂水合物形成速率与稳定性的影响，归纳出不同盐离子对CO₂水合物形成的抑制作用。最后，对近年来海水CO₂水合物封存进行评估与总结，指出目前主要问题在于海水海泥体系中CO₂水合物研究还不够充分，未来研究方向应主要围绕海泥作为多孔介质可以替代水合物形成促进剂展开，以期为CO₂水合物海洋封存技术的工业化应用和CO₂水合物的研究提供参考。

以N，N-二甲基甲酰胺（DMF）和N，N-二甲基乙酰胺为主溶剂（DMAC）、环糊精（CD）为助剂，复配获得萃取剂DMF+CD（DMFM）和DMAC+CD（DMCM），同时以正己烷和环己烷模拟链/环烷烃混合物，实验测定了常压和283.15~303.15 K下正己烷+环己烷+DMFM和+DMCM液液相平衡（LLE）数据。借助分配系数和选择性，评价了两种复配萃取剂对链/环烷烃混合物的分离效果，并进一步实验测定了复配溶剂的黏度以考察其流动性。结果表明：复配萃取剂对环己烷的选择性随萃取剂中CD含量增加而增加，且选择性DMFM<DMCM，分配系数DMFM<DMCM；复配萃取剂的黏度同样随CD含量增加而增大，且DMCM>DMFM；实验LLE和混合物黏度数据分别由NRTL和VTF模型进行关联，获得了新的模型参数。研究结果可为石脑油中链/环烷烃分离及过程设计提供基础数据及理论支撑。

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。

随着能源危机和环境污染不断加剧，人们对高能量转换效率且低污染装置的需求日益迫切。质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种高效能、零污染的绿色能源转换装置，被认为是替代传统能源的有望选择之一。目前，要使汽车燃料电池系统具有市场竞争力仍面临成本和耐久性的挑战。当前降低成本的主流方式为降低催化剂上的铂负载，然而，较低的铂负载通常也意味着较小的催化剂表面积，更大的传质阻力，从而导致性能损失。此外，耐久性问题也是制约燃料电池汽车发展的一大阻力，尤其是碳腐蚀问题。本综述从优化碳载体的角度出发，结合目前研究现状，深入探讨了传质和碳腐蚀两方面的不同优化策略，并对未来碳载体的发展方向进行展望，可为新型碳载体的构建提供参考。

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。

随着双碳政策的推进和可再生能源的快速发展，能源存储技术成为解决能源转型和可持续发展的关键支撑。氧化还原液流电池（RFB）是一种用于大规模储能的电化学器件，具有设计灵活、存储容量大、循环寿命长、安全性高等特点。然而受氧化还原介质分子溶解度的限制，其能量密度相对较低，同时可实用化的体系较少。为解决这一问题，基于固液氧化还原靶向反应的能量存储技术应运而生。氧化还原靶向液流电池（RTFB）在提高能量密度的同时保持良好流动性，克服了传统RFB的限制。综述了近年来该技术在材料、器件及动力学方面的研究进展，包括各种材料的特点、器件的设计及性能以及动力学过程的表征与建模。最后总结当前研究的不足之处并展望未来发展趋势。

随着工业化进程的快速推进，CO₂排放量预计将持续上升，CO₂捕获、储存和再利用受到研究者们的广泛关注。在各类CO₂转化技术中，电催化技术因其反应条件温和可控、能耗低、环境污染小等优点，是最有前途的策略之一。近些年来，CO₂选择性地转化为气态产物如一氧化碳、合成气、甲烷、乙烯和乙烷已有许多报道。本文对电催化CO₂还原生成气体产物的反应机理和催化剂设计策略进行了介绍；对电催化CO₂还原进行了总结与展望，包括新型电催化剂、机理研究、外部因素的影响以及级联反应。

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。

作为一种高效的传热形式，蒸汽冷凝有效应用于石油化工、火电核电、海水淡化及热能管理等工业领域，具有广泛的应用背景，其中研究液滴分布特性是分析液滴演变及传热过程的关键。基于成核、生长、脱落等液滴行为演变构建了滴状冷凝全过程演变及传热数学模型，总结演变进程中最大液滴的位置分布规律和不同尺寸液滴的数量分布规律，展示了竖直及弯曲疏水壁面上的液滴分布特性，为冷凝强化换热提供相应的理论依据。

轻量化和多功能性已成为航空航天领域飞行器结构设计和制造的发展需求，负泊松比材料轻质多孔的结构形式和优异的力学性能，是满足这一需求的新载体。本文从负泊松比结构的种类和变形机理角度出发，重点论述了不同维度下改进设计后负泊松比材料的结构特点及其性能的变化，同时讨论了负泊松比材料在航空航天领域的应用前景，最后对负泊松比结构在未来发展中可能遇到的挑战和机遇进行了总结和展望。

换热器结构拓扑优化可将传热强化设计问题转化为数学优化问题进行求解，对于设计新颖高效换热器具有重要价值。然而，拓扑优化数学模型难以直接解释优化结果的几何特征及相应强化机理。以传热量为目标，对微通道换热器进行拓扑优化设计，研究了不同参数对换热器强化结构特征和换热器性能的影响。结果表明，拓扑优化换热器的通道结构呈现多级分叉构型，分叉的数量随着入口Reynolds数、翅片传热效率和流体Prandtl数的增大而增多。在此基础上，采用耗散和边界层理论分析了拓扑优化分叉通道与流体边界层厚度的内在联系，为换热器结构强化设计提供了新的思路。

聚乳酸(PLA)是当前人工合成的生物可降解材料中商业化程度最高的一类，具有良好的力学性能和优异的生物相容性。由于亚锡类催化剂具有催化活性高、价格低且不易发生消旋反应等优点，被广泛应用于PLA的工业化生产。虽然亚锡类催化剂的用量较少，但催化剂的微量残留仍会促进PLA制品的热降解，极大地影响制品的性能和使用寿命。首先综述了亚锡类催化剂促进PLA热降解的机制，而后从亚锡离子的螯合、亚锡离子的氧化和链端基改性3个方面出发，详细总结了提高PLA热稳定性的研究进展，以期为扩大PLA产品的应用范围和延长PLA产品的使用寿命提供指导。

超长重力热管作为一种新型单井换热技术，在地热资源的开发利用上具有广阔的应用前景。热管的快速启动是高效稳定运行的基础，然而，目前对超长重力热管启动特性的研究仍处于起步阶段。利用长40 m、内直径为7 mm、长径比为5714的水工质超长重力热管可视化实验平台，研究了超长重力热管的启动过程，并分析其影响因素。结果表明，热管的启动形式随加热功率和注液高度的变化，主要分为温度渐变型、平稳过渡型以及温度突变型。随着加热功率从100 W增大到500 W，管内气液相变速率提高，启动温度从约43.5℃升高至81.4℃，热管启动时间总体减少约51%；当功率从200 W增至300 W时，管内开始出现明显的间歇沸腾现象，气液逆流阻力增大，热管启动时间不减反增；加热功率继续增大后，启动时间减少。在固定加热功率条件（300 W）下，随着注液高度从6 m增大到15 m，热管启动时间从6455 s先减少到3354 s后增加到4575 s，且当注液高度为9 m时，热管启动时间最短（3354 s）。当注液高度为3 m，加热功率增大至300 W时，出现大量冷凝液被卷携至绝热段上方和冷凝段的现象，导致蒸发段局部干涸，热管难以稳定运行，最终启动失败。实验进一步发现，在相同的加热功率和注液高度条件下，缩短热管蒸发段长度可有效减少启动时间（减少约56%），提高启动温度，使蒸发段温度变化更加平稳。

聚烯烃类弹性体是由乙烯与丙烯或其他高碳α-烯烃共聚而成的高端聚烯烃材料，具有出色的化学稳定性、耐候性和电绝缘性，广泛应用于光伏、汽车、电缆等领域。通过动态化学交联可在保证其加工性的前提下，进一步提高其力学性能与热稳定性，拓展应用范围。综述了动态化学交联聚烯烃弹性体的制备工艺，包括一步法直接交联和功能化后再交联（多步法）。详细介绍了后功能化、乙烯与功能化单体共聚等功能化方法。讨论了动态化学交联聚烯烃类弹性体的表征手段及其链结构、聚集态结构和性能之间的关系。展望了动态交联聚烯烃类弹性体的未来发展。为动态化学交联聚烯烃类弹性体的可控制备、构效关系研究以及高值应用提供理论指导与技术支持，推动高端聚烯烃材料的创新和发展。

电池热失控是制约电动汽车和新型规模储能发展的瓶颈，了解电池热失控诱因以及采取相应的应对策略对于提高电池安全性至关重要。首先简要介绍了电池热失控的诱因以及热失控机理；从电池内部热管理和电池外部热管理两个方面重点综述了锂离子电池热管理研究进展。在电池内部关键组件改性策略上重点介绍了正负极材料改性、电解液体系优化和隔膜改性等；在电池外部热管理系统研究上主要介绍了空气冷却、液体冷却和相变材料冷却的三种方法。综合分析表明，电池内部组分是电池产热和抑制热失控源头，减少电极产热并提高材料热稳定性、电解液中引入功能添加剂及开发固态电解质、提高隔膜热稳定性及开发阻燃功能等策略有助于提高电池本身的安全性；通过液体冷却以及结合相变材料冷却的电池热管理系统及时散热和维持电池在适宜温度中安全运行同样重要。