锡基合金有望替代碳成为新一代高容量锂离子电池的负极材料。Sn-Co合金是研究最为广泛的锡基合金负极材料之一，但该材料存在首次不可逆容量大、循环稳定性差等问题，限制了其实际应用。Sn-Co合金的电化学性能主要受Sn/Co比例、活性材料结晶形态、颗粒尺寸和电极结构等因素影响，纳米材料可提高电极循环稳定性，但易导致较大的首次不可逆容量，而多孔结构的Sn-Co活性材料或多孔结构的电极集流体，有利于电极综合性能的提高。Sn-Co合金中引入碳可明显改善电极的循环容量和循环稳定性。同时综述了Sn-Co合金负极材料的制备方法及其优缺点，并对锡基合金负极材料的发展方向进行了展望。

对水力直径90.6 μm、宽深比9.668的矩形硅微通道中的流动冷凝过程进行了可视化研究。研究发现，宽矩形硅微通道中的冷凝，沿程主要有珠状-环状复合流、喷射流和弹状-泡状流等流型。在珠状-环状复合流区，冷凝液膜可覆盖通道竖直侧壁，而在通道长边上，仍然为珠状凝结。喷射流位置随着入口蒸气Reynolds数的增大而延后，通道截面形状对流动冷凝不稳定性也存在很大影响。喷射流之后为弹状-泡状流，弹状气泡沿程逐渐缩短，并在表面张力的作用下收缩成圆球形气泡。冷凝通道的平均传热系数将随着入口蒸气Reynolds数的增大而增大。

发展了一个基于有限元法的 “扩散综合加速算法”，用于改善传统“源项迭代”技术在求解散射占优型介质辐射问题时计算效率较低的缺陷。该算法通过P₁扩散近似方程修正散射源项，提高迭代计算的准确度，从而实现了求解效率的提升。通过几个算例的分析，结果表明：当前的加速算法是准确高效的，能够明显提高介质辐射有限元法的计算效率，缩短计算时间。随着介质光学厚度和反照率的增大，算法的加速效果越趋明显，计算时间大幅缩短。

提出了一种连续螺旋折流板换热管，对其内部流场进行了数值模拟，并进行了物理模型实验验证。得到了螺旋折流板换热管的水力损失系数变化规律，数值模拟结果与实验研究结果具有很好的一致性。影响螺旋折流板水力损失的主要因素是螺旋角，相同螺旋角的折流板换热管水力损失变化规律基本相同。对于一定管径的螺旋折流板换热管，存在水力损失系数最小的最优螺距，也就是存在水力损失最小的最优螺旋角。

测试了氯化钡-膨胀石墨固化复合吸附剂的吸附性能，并对采用该吸附剂的太阳能吸附式空调系统性能进行了分析。实验结果表明，固化复合技术有利于提高吸附剂的传热传质性能，实验中复合吸附剂循环吸附量可高达0.61 kg·kg^-1;同时，加热流体温度、冷却温度、蒸发温度以及反应约束压力对吸附剂性能都有着不同程度的影响。对于采用该复合吸附剂的太阳能空调系统，在加热温度80℃，冷却温度30℃，蒸发温度分别为5、10、15℃时，系统COP 和SCP均随蒸发温度的升高而增大，在15℃时可分别高达0.5和192 W·kg^-1。

降膜蒸发器具有传热速率高、持液量小、无静液柱引起的沸点上升等特点，适用于小温差传热，但系统需要一个循环泵。本文提出采用蒸汽输送液体的新型降膜蒸发模式来实现无泵循环，使系统结构更为简单、紧凑，可靠性更高。利用现已广泛使用的弹状流输送理论建立输送单元数学模型，研究其水力学特性。结果表明本新型气提输送降膜蒸发器在蒸汽引入率为0.3%～5%时即可实现弹状流的稳定输送。对每一个输送流量，存在一个最大扬程和最小吸程。且在相同液相表观速度下，最大扬程对应最小吸程。

目前对霜层热导率的研究中，大多把霜层看作均匀的结构，而实际上霜层的热导率不仅取决于密度，同时也受霜层结构的影响。本文分析了实验观察到的霜晶体结构，提出了不同阶段的霜层生长模型，并采用计算机方法模拟这个过程。以模拟所得的霜晶体结构为基础，对每个节点列出了能量平衡方程，进而求得了霜层的热导率。结果表明，这种模拟方法较准确地反映了霜层中晶体的生长过程，计算所得的热导率也反映出霜层不同生长阶段的特点。

通过二维数值模型研究了多孔介质燃烧-换热器。在宽广的工况范围内，研究多孔介质燃烧-换热器内的温度、速度分布和压力损失，研究主要工作参数过量空气系数和功率对换热管总的热效率的影响。结果表明，过量空气系数和功率对总的热效率有显著的影响，随二者的增大，总的热效率降低。实验验证了数值计算结果的有效性。

采用大涡模拟（LES）方法模拟气相湍流，颗粒动理学方法考虑颗粒相碰撞产生的动量和能量传递和耗散，采用颗粒相大涡模拟方法（LESp）模拟颗粒脉动导致的能量耗散，同时考虑介观尺度对颗粒相压力的影响，建立了气体-颗粒LES-θ-LESp双流体模型，研究鼓泡流化床内气固两相流动的特性。数值模拟与文献实测颗粒速度和实测颗粒浓度结果具有相同的变化趋势。

浆态床反应器内部往往安装有密集的竖直列管换热内构件，有关列管束对流场分布的影响还少有研究。本文在Φ500 mm×5000 mm的大型冷模实验装置中测定了安装不同密度列管束时的速度分布和气含率分布。实验表明，列管的存在一方面会显著提高浆料轴向速度，促进大尺度流体循环，另一方面也抑制了液体与气泡的径向湍动，使速度和气含率的径向分布更不均匀，造成液体与气体轴向返混加剧，增大了有列管束的浆态床反应器的放大风险。在低气速湍动鼓泡条件下，列管加入造成的“烟囱效应”将更为显著。

石灰浆液雾化喷嘴是烟气喷雾干燥脱硫系统的关键设备。利用Win212-2型激光粒度分析仪，对不同结构参数的低浓度石灰浆旋流雾化喷嘴的低压雾化性能进行了实验研究，得出了喷嘴结构参数对喷嘴雾化性能的影响规律和石灰浆低压旋流雾化喷嘴的最优化结构参数。优化后的喷嘴结构参数为：旋流片槽数为4，旋流片槽张角6°，旋流室收缩角90°，D/d=4.4～6.4,D/b=6～8,L/b=3.3～4.0。该喷嘴在0.8 MPa的低压下，雾化粒度可达到100 μm以下，雾化角为70°左右，具有良好的雾化性能，比普通喷嘴的雾化性能有较大提高。

通过对采集的搅拌釜中声信号的频谱分析、小波分解和R/S分析，获得了代表气液体系运动的特征信号频段（d₄、d₅、d₆频段），针对声波特征信号频段能量随搅拌转速的规律性变化，提出了搅拌釜泛点转速的声波测量判据，即声能量分率快速增加并开始趋于稳定时所对应的搅拌转速为泛点转速。以空气-水体系为例，考察了不同通气量和静液位高度下的泛点转速，发现泛点转速随通气量的增加而增加，随静液位高度的增加而减小。与目测法相比，声波法测量值的平均相对误差为2.62%，优于传统的功耗法。由此获得了一种快速、准确、安全的搅拌釜反应器泛点转速测量技术，具有良好的工业应用前景。

建立了填充床电极普遍化二维数学模型，用以描述电极内超电势、浓度以及电流密度的分布。该模型包含了填充床电极内横向返混和纵向对流传质的影响，为非线性的椭圆和抛物线形耦联偏微分方程组。用Adomian分解法求解模型获得其逼近解析解，简要介绍了求解方法并给出了两维分布计算结果的图形实例。本文对填充床电极二维模型的分析不仅能为该类电极的设计、优化操作提供理论依据，也可为其他催化反应工程系统的理论分析所借鉴。

以自制活性白土为催化剂，松节油为原料液相法直接制备对伞花烃，采用傅里叶红外光谱(FT-IR)和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对反应产物进行了分析鉴定，研究其反应过程并探讨了反应机理。GC-MS分析共分离出44个峰，鉴定出41种化合物，其中主要产物为对伞花烃和3-对孟烯，相对质量分数分别为56.57%和10.46%;松节油主要成分蒎烯的转化率为100%，对伞花烃收率为62.78%;首次鉴定出松节油歧化产物中非挥发性物质和聚合物如西松烯的存在。FT-IR分析显示，产物中蒎烯环内双键的3022、1655 cm^-1特征峰及＝CH₂的3067 cm^-1特征峰基本消失，1611、1498、1458 cm^-1处的苯环骨架振动及815 cm^-1苯环对位双取代单峰的强度增大，也表明蒎烯已完全反应，主要生成对伞花烃。对活性白土催化松节油的反应过程进行了探讨，双环单萜蒎烯的异构及分子间氢转移歧化反应为主反应，并伴随深度开环异构、水合重排、聚合等副反应，倍半萜发生异构、脱氢及水合重排等反应。

空气吹脱被广泛用于从废水中脱氨，但其过程效率有待提高。为了提高过程效率，提出了一种新型气-液吹脱设备——水力喷射空气旋流分离器（WSA），并以废水中氨的吹脱进行了实验。与传统的吹脱设备相比，WSA表现出较好的气-液传质性能，使氨的吹脱效率大大提高。在氨的吹脱过程中，液相温度和空气流量是影响吹脱过程中氨体积传质系数的主要因素。空气流量对于体积传质系数存在一个临界值，超过此值时，体积传质系数随空气流量增加而迅速增大。液相中存在的固体颗粒物对于吹脱过程的传质几乎没有影响。在该设备中没有填料，不存在堵塞问题，因而可以进行较长时间的分离操作。

为了探寻有效改善瓦斯水合分离动力学条件的方法，本文研究了十二烷基硫酸钠(SDS)和高岭土对瓦斯水合物生成过程及CH₄分离效果的影响。实验获取了低浓度瓦斯在4个体系中，即：SDS质量分数为10.34%的SDS溶液及高岭土质量分数为1.47%、5.64%和8.23%的SDS-高岭土复配溶液中瓦斯水合物生成过程压力-温度-时间（p-T-t）曲线，利用气相色谱仪测定了分离产物中CH₄的浓度。结果表明：SDS和SDS-高岭土复配体系缩短了瓦斯水合物生成诱导时间，提高了瓦斯水合物生成速率。4个体系中，瓦斯水合物生成诱导时间最短为72 min，平均生成速率最大可达5.261×10^-6 m³·h^-1;一级水合分离产物中CH₄浓度比原料气提高了12.40%～20.61%;在SDS-高岭土复配溶液中，瓦斯水合物分形生长，CH₄提纯浓度最高可达58.41%。

化工过程生产装置的原料单耗与生产负荷呈明显的非线性关系。为了得到更切合实际的化工企业生产计划优化结果，采用分段线性函数和多项式函数对非线性单耗问题建模并进行比较。案例结果表明，分段线性函数不需要回归参数，建模简单，精度较高，对于中等规模问题求解时间短，能够同时处理装置的多种原料非线性单耗，而不需要增加新的整数变量，多项式函数则不具有这些优点。分段线性函数建模方法已经在化工企业生产计划图形建模优化系统(GIOCIMS)中实现，并在中国石化巴陵分公司得到应用。

采用量子化学密度泛函方法分析了煤相关含氧模型化合物苯甲酸和苯甲醛的热解机理。微观结构分析、热力学和动力学分析结果表明：煤热解过程中CO₂和CO的逸出分别与脱羧和脱羰反应相对应，而脱羰反应活化能较大，即CO的脱除较CO₂难于发生;脱羧和脱羰基反应为分子内氢转移协同过程，煤热解脱羧放出CO₂与交联反应的发生无直接关系。

以蛇形流场质子交换膜燃料电池阴极为研究对象，取其中一部分建立三维、稳态的数学计算模型，利用CFD（计算流体动力学）方法研究了质子交换膜燃料电池阴极内的流动和传质过程，得到了阴极内氧气和水蒸气的质量分数的分布情况，探讨了流道宽度和深度对气体在催化层空间分布的影响，为燃料电池流场的设计和改进提供了参考依据。

能源系统是二氧化碳的主要排放源，因而能源的规划必须考虑CO₂排放量的限制。本文采用图形方法合成了受碳排放限制的能源规划问题的总组合曲线，求得最小零碳能源目标，同时提出了与总组合曲线对应的组合表格算法，并将该图形和表格方法推广到多种清洁能源问题中。该方法不含迭代、试差步骤，在求解多种清洁能源问题时，可一步求得所有清洁能源的目标，比以往的方法更为简捷。爱尔兰电力部门的实例分析证明了该方法的有效性。

气化炉内火焰声学信号是表征水煤浆气化炉内火焰燃烧及流动特性的重要信息。为了更好地了解气流床气化炉内撞击火焰的燃烧特性及其对气化炉的影响，在多喷嘴对置式气流床气化炉中，进行了两喷嘴撞击火焰和四喷嘴撞击火焰的变工况试验。应用统计理论和Hilbert-Huang变换对炉内火焰声学信号分别进行了时域和频域的分析。结果表明，随着燃料或氧气的增大，火焰化学反应速率加快，燃烧越来越剧烈，火焰的稳定性越来越差，其中氧气对火焰的影响大于燃料。四喷嘴工况的撞击火焰噪声的标准偏差值要大于两喷嘴，但标准偏差随工况的变化小于两喷嘴，说明四喷嘴撞击火焰燃烧剧烈但稳定。低氧燃比工况时，四喷嘴能量和频率的分布主要集中在45 Hz以下的低频段和45～100 Hz的中频段，比两喷嘴工况更集中于低频段。

为研究飞灰中金属化合物催化多环芳烃合成二噁英的机理，进行了不同催化剂和苊的燃烧试验，同时进行了X射线衍射试验(XRD)和热重试验(TGA)。根据试验结果分析得到：多环芳烃主要以de novo反应合成二噁英, PCDFs占主要成分;在无氯气氛下，CuCl₂绝大部分还原生成CuCl，金属氯化物主要通过金属配位体提供氯源;CuCl₂和FeCl₃对催化裂解氧化苊的作用相似;CuCl₂在150～200℃就可以和苊催化反应生成二噁英或氯代有机物。

针对石灰石-石膏法、双碱法、氨法等典型湿法烟气脱硫（WFGD）工艺，在喷淋脱硫塔中实验研究了WFGD系统对细颗粒的脱除作用;采用电称低压冲击器、场发射扫描电镜、X射线衍射仪等对WFGD系统前后烟气中细颗粒的浓度、粒径分布、形态、元素及物相组成进行了测试分析，考察了脱硫剂、液气比对WFGD系统脱除细颗粒性能的影响，并进行了利用蒸汽相变原理促进细颗粒凝结长大并高效脱除的实验研究。结果表明，脱硫剂对WFGD系统脱除细颗粒的性能具有重要影响，由于形成无机盐气溶胶细颗粒，采用CaCO₃、NH₃·H₂O脱硫剂时，WFGD系统对细颗粒的脱除效果明显不及Na₂CO₃脱硫剂和水洗涤，且颗粒形貌特征及元素组成发生明显变化;除NH₃·H₂O脱硫剂外，液气比对WFGD系统脱除细颗粒的影响不明显;在脱硫塔进口烟气、塔内脱硫液进口上方添加适量蒸汽建立蒸汽相变所需的过饱和水汽环境可显著促进细颗粒的脱除。

在水平管式炉上研究了O₂浓度、CO₂浓度、温度及石灰石添加等各参数对O₂/CO₂气氛下徐州烟煤和龙岩无烟煤燃烧过程中SO₂/NO排放特性的影响。结果发现，O₂/CO₂气氛下，烟煤和无烟煤燃烧SO₂/NO的析出规律与空气气氛下不同，同等O₂浓度下析出量比空气气氛下小。O₂/CO₂气氛下，随着O₂浓度的提高，烟煤和无烟煤SO₂/NO排放量均增大;随着CO₂浓度的升高， SO₂/NO排放量均减小。O₂/CO₂气氛下，石灰石添加对SO₂排放的抑制作用低于空气气氛下;石灰石添加对NO的排放有一定减排作用。对煤灰的元素分析显示O₂/CO₂燃烧对SO₂的抑制主要是由于煤灰的自固硫能力增强，而对NO的减排作用则是促进燃料N向其他含N气体的转换。

开发一套全新的纳米锌粉水解制备氢气的实验装置，采用旋流反应器同时完成化学反应和气固分离过程，节省分离设备所需投资。研究表明：研磨11 h的纳米锌结构具有优异的性能，可使反应在较低温度下迅速完成;反应温度为250℃时，固体颗粒的转化率为89%，固相产物氧化锌与未完全反应的锌形成棒状与片状共存的独特结构;旋流反应器内气流带动颗粒作高速旋转运动，改善质量传递和热量传递过程，加快反应进程，颗粒夹带在气流中，可以简单、连续、可控地进出料，有利于工业化应用。

采用降解菌柱、土壤悬液柱和对照柱3种活性炭柱处理阿特拉津微污染原水，考察了阿特拉津去除效率，并利用PCR-DGGE技术分析炭柱运行期间微生物菌群动态变化。结果表明140 d后对照柱去除率下降至30％～40％，而降解菌柱的去除效率保持在65%～75％。DGGE分析表明3个炭柱中都有自来水中微生物生长，土壤悬液柱中微生物在贫营养状态时种群多样性降低，实验室分离的阿特拉津降解菌接入降解菌柱后在运行期间可以保持相对优势，延长了炭的使用时间。

采用正十六烷为芯材，聚砜为壳材，二氯甲烷为有机溶剂，十二烷基磺酸钠与明胶的溶液为水相，在液相中利用溶剂挥发法制备了相变蓄热材料微胶囊。根据微胶囊形成机理将制备过程解耦成两个步骤，先利用微尺度反应器可控产生粒径均一的O/W型液滴，再将液滴在固化浴中脱除溶剂固化得到微胶囊。考察了连续相流速、分散相流速、微通道尺寸等因素对微反应器错流剪切模式产生液滴的粒径及单分散性的影响;并对微胶囊的结构和蓄热特性进行了扫描电镜和差示扫描量热仪的表征。结果表明这种解耦方法能够实现可控制备粒径均匀的相变蓄热材料微胶囊，相变热大于75 J·g^-1。

以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、丙烯酸六氟丁酯（F6BA）为原料，采用溶液聚合法制备了含氟环氧丙烯酸酯共聚物。采用FT-IR、¹³C NMR 、DSC和GPC等手段对共聚物的化学结构、玻璃化转变温度和分子量及其分布的分析表明：产物是含氟类环氧丙烯酸酯共聚物，玻璃化转变温度随含氟单体用量的增大而降低，分子量分布较窄，分布指数在1.35～1.65之间。采用JC2000C1静滴接触角/界面张力仪考察了共聚物膜的表面能，发现随着共聚物中氟单体含量的增加，表面能下降，当氟单体含量达到20％时，其表面能降低到38.27 mJ·m^-2，吸水率随氟单体用量的增大从18.72％下降至4.55％，耐酸碱性能明显提高，涂膜铅笔硬度从3H下降至2H。

采用溶胶凝胶法，以银氨离子为银源，原位合成了含Ag六方介孔硅（Ag-HMS）无机抗菌材料，探讨了其抗菌性能，并利用XRD、FT-IR、TG-DTA、UV-Vis、ESEM、EDS及N₂的吸附/脱附等方法对材料进行了表征。结果表明，材料保持了良好的介孔结构和热稳定性，具有良好的紫外线吸收性能，银物种以骨架态和非骨架态形式存在并且分散均匀;相对于HMS，Ag-HMS材料脱模时的热化学过程、孔体积、介孔有序度、比表面积及粒子形貌均发生了显著改变。在抑菌实验中，Ag-HMS对枯草杆菌(B.subtilis)、大肠杆菌(E.coil)、芽孢杆菌(G.bacillus)及金黄色葡萄球菌(S.aureus)均显示出良好的抗菌性能，其中对枯草杆菌和大肠杆菌尤为显著，当Ag-HMS用量为1.00 mg·L^-1，12 h后即可将两者彻底杀灭。

以二甲胺、环氧氯丙烷、乙二胺和钠基膨润土为原料采用单体插入-层间聚合法制得了一系列聚环氧氯丙烷二甲胺/膨润土（EPI-DMA/Bt）,研究了二甲胺投加量、环氧氯丙烷和二甲胺的摩尔比、乙二胺投加百分比、反应温度、聚合时间等因素对制得的EPI-DMA/Bt吸附性能的影响，并对EPI-DMA/Bt的结构进行了XRD和比表面积表征。实验结果表明，当二甲胺投加量为膨润土阳离子交换容量的4倍（3 mmol·g^-1），n(环氧氯丙烷/二甲胺)=1∶1,m［乙二胺/（环氧氯丙烷+二甲胺)］=2%，反应温度为65℃，聚合反应时间为3 h时,合成的EPI-DMA/Bt的聚合物负载量为100 mg·g^-1左右，对活性翠兰的脱色率达90%以上。