采用等温溶解平衡法测定了四元体系LiCl-MgCl₂-CaCl₂-H₂O在298 K下的溶解度，由此绘制了相应的相图和水含量图。实验结果表明，该体系在298 K时有三种复盐生成，无固溶体生成。其相图中含有五个共饱点，十一条单变量曲线以及七个平衡固相结晶区，分别为四个单盐结晶区（CaCl₂·6H₂O、CaCl₂·4H₂O、MgCl₂·6H₂O和LiCl·H₂O）以及三个复盐结晶区（LiCl·MgCl₂·7H₂O、LiCl·CaCl₂·5H₂O和2MgCl₂·CaCl₂·12H₂O）。运用Pitzer模型，采用文献中报道的参数对该四元体系进行了298 K条件下的溶解度计算。对比发现，计算结果与实验数据基本吻合。

利用丝网烧结和聚四氟乙烯溶液（Teflon）浸渍法，在铜表面上制备了亲疏水匹配的结构，即在疏水四氟涂层上有阵列排布的椭圆亲水点，仅有四氟涂层的全疏水表面和不作修饰的全亲水铜表面作为对照，考察了以这三种表面为底部换热区域的矩形微小通道（水力直径1.5 mm）的换热特性和流动特性。实验的通道内蒸汽质量流速为10～60 kg·m^-2·s^-1，干度为0.3～1，亲疏水匹配表面与亲水表面相比，蒸汽冷凝传热系数（HTC）最高增加了454.6%，与全疏水表面相比，传热系数最高增加了107.3%，利用高速相机拍摄可视化照片，观察了通道内气液两相，尤其是表面液滴成核、聚并、冲刷的周期运动过程，解释了亲疏水匹配表面强化传热的机理。

为研究加强筋结构对离子膜内场分布特性的影响，采用多孔介质渗流模型、稀物质传递及二次电流分布模型，对电场条件下含加强筋的离子膜内物质迁移过程进行了数值模拟，得到了物质在膜内的对流速度、浓度及电流密度分布，考察了加强筋形状、间距及成网方式对场分布特性的影响。利用拍照法和图像处理技术对电解后膜表面离子浓度进行了测量，实验结果与模拟结果吻合良好。结果表明，在加强筋所围成的空隙中心处对流速度最大；越靠近加强筋，速度越低，浓度和电流密度越大；采用正交型加强筋，膜内具有较高的对流速度和电流密度；加强筋间距越大，电流密度越低，分布越均匀；采用椭圆形长轴迎流的加强筋时，膜内具有最高的电流密度，但其电流密度分布最不均匀。

烟气CO₂直接与工业固废磷石膏矿化反应生成碳酸钙与硫酸铵的控速步骤是磷石膏的溶解。在传质控制下，准确表达溶解特性是矿化反应器设计的理论依据。采用种群平衡模型预测传质控制下粒径宽分布石膏颗粒群溶解特性，采用矩积分法和特征线法对模型进行数值求解并与传统的平均粒径模型表达进行对比。结果显示：种群平衡模型反映了粒径分布对溶解速率的影响，计算得到溶解过程中总容积传质系数的变化，与实验结果吻合良好，证实了种群平衡模型预测的可靠性。与之相比，平均粒径模型预测溶解速率值比实验值偏大，由此解释了工业反应器中物料实际停留时间大于模型计算值的原因。

压缩空气A类泡沫是具有非平衡自组织结构的两相可压缩非牛顿流体，针对不同发泡倍数的泡沫特性进行水平管路压降实验及数值模拟研究。泡沫具有良好的压缩性能，其内部压力随着压缩体积的增加呈指数型增长，并在1 MPa的实验压力下可保持结构稳定而不发生泡沫破碎。泡沫属于非牛顿流体，具有剪切变稀的性质，其黏度流变行为符合Herschel-Bulkley模型。综合考虑其压缩性能及黏度变化，运用Fluent数值模拟软件针对不同发泡倍数的泡沫在水平管路中的层流流动进行模拟，并通过实验检验其压降模拟结果的可靠性，结果表明其误差可控制在10%以内，模拟方法具有一定的准确性。

基于Fluent平台，采用CLSVOF方法对滑移壁面蛇形微通道气液两相流动进行了数值计算。计算选用的方法与理论结果具有较好的一致性，同时可以表明疏水壁面会产生滑移现象，且在高度较小的微通道内滑移效果更显著，从而减小通道内流体流动阻力，实现减阻；不同壁面性质通道内流体流动情况的计算结果表明，滑移壁面对截面速度分布趋势几乎没有影响，但上下壁面疏水性不同会影响通道截面最大速度分布。此外接触角及相对粗糙度对滑移特性影响较大，合理设计壁面润湿性及微粗糙元结构可以最大限度发挥滑移现象引起的减阻效果；与无滑移壁面相比，滑移壁面微通道内传热效果更好，且随滑移速度的增大，通道换热增强。

实验研究了改性SiO₂纳米流体液滴蒸发后的沉积图案，以及改性SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层对沸腾换热的影响。液滴蒸发实验研究表明：改性官能团会影响改性SiO₂纳米颗粒是否吸附在液-气界面，从而推断出在沸腾过程中改性官能团对纳米颗粒沉积方式的影响。沸腾实验研究结果表明：用聚乙二醇基团改性的SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层使加热面的平均粗糙度从160 nm大幅增长到977 nm，且能增强纯水的沸腾传热系数；而用磺酸基团改性的SiO₂纳米颗粒沸腾沉积层对加热面的平均粗糙度的改变不明显，只使其增大了60 nm，且恶化了纯水的沸腾传热系数。通过沸腾换热实验结果较好地验证了通过液滴蒸发实验推断出的沸腾过程中改性官能团对纳米颗粒沉积方式的影响。

以氯化钠溶液作为工质情况下，通过改变逆电渗析电堆输出电流和溶液浓差，对由5对Selemion型离子交换膜（IEMs）单元电池所构成的实验用RED电堆进行堆内质量传递规律的实验研究。研究结果发现，IEMs选择性系数（a）、溶剂透膜渗透速率（v_w）、溶质透膜迁移通量（J_NaCl）和同价离子透膜扩散率（D_NaCl）均受电堆电流密度和溶液浓差的影响。当溶液浓差增大时，a降低，而v_w、J_NaCl和D_NaCl均增大；当电流密度增大时，a和v_w降低，J_NaCl和D_NaCl增大。

以预测电场作用下竖直矩形微槽群热沉内液体润湿特性为目的，基于自适应理论，建立一维轴向模型，研究了电场强度、热通量以及微槽尺寸对润湿特性的影响。结果表明：电场作用下润湿长度随热通量增加逐渐降低。当热通量较低时，电场强度对润湿长度的强化较大，但随着热通量的增大强化程度减弱。电场强度对矩形微槽群热沉适应长度的强化较小，而对于边角流动区域长度的强化较为显著。电场作用下润湿长度随槽深和槽宽的增加分别呈增加和下降的趋势。与较小槽深槽宽相比，当槽尺寸较大时，电场强度对微槽内液体润湿强化更为显著。

建立三维模型并模拟了制冷剂R410A在水平管外的降膜流动和蒸发过程，探究了喷淋密度、热通量和布液孔偏离管轴心距离对降膜流动和传热的影响。结果表明：沿管周方向，液膜厚度和传热系数逐渐减小并趋于稳定，至管底处由于局部液体堆积，液膜增厚、传热系数降低；喷淋密度较小时，总传热系数随着热通量增加而降低，随着喷淋密度增加而显著提高；液膜Reynolds数达2000后，总传热系数随喷淋密度增加而缓慢提升并趋于平稳，此时热通量的增加会提升总传热系数；随着布液偏心距的增加，总传热系数先略微上升并趋于平稳，而后由于出现局部“干涸”和液膜堆积区域，总传热系数急剧下降；随喷淋密度的增加，总传热系数急剧下降的临界点会逐渐往大偏心距偏移。

为解决高热通量电子设备散热问题，设计一套蒸发器上下表面由多个方柱相连的平板型环路重力热管（LGHP）。通过实验研究其换热性能，包括在不同加热功率下平板热管的传热特性及均温特性，以及蒸发器摆放方式和不同种工质对平板热管传热性能的影响。实验结果表明，环路热管工质采用R134a的工作性能比R600a好，平板竖直放置比水平放置好。采用R134a且竖直放置时，其临界热通量（CHF）可达212.3 kW/m²，对应传热系数为16.2 kW/（m²·K）。该平板换热器可以保证电子设备工作温度不超过60℃，且运行过程中平板蒸发器与热源接触的壁面各测点间除出口处外温度差值小于5℃，均温性能优异。

建筑外表面对流传质系数是围护结构热湿耦合计算和建筑能耗模拟中的重要参数。为直接准确得到该参数，提出了建筑物壁面对流传质系数的测量方法，该方法通过测量萘试件的质量通量和表面温度，即可计算得到壁面传质系数。为验证该方法的准确性及可靠性，在风洞内设置6组不同风速工况，分别采用了萘升华法与传统热平衡法进行对比。结果表明：随风速的增加，萘试件表面温度随之降低，而对流传质系数逐渐增加。两种方法测试结果接近，二者所得对流传质系数相差在10%以内，不同风速条件下平均偏差小于5%，认为该测量方法可行。该研究可为室外真实条件下建筑外表面对流传质系数提供测试方法指导，对热湿耦合计算和墙体蒸发换热的研究也具有重要意义。

环路热管作为一种利用工质相变传输热量的装置，被广泛应用于电子器件散热。研究表明在环路热管运行中，蒸发相变产生的气相压头不能忽略。本环路热管与毛细力热管的区别在于，将吸液芯与蒸发器底板分离，专门形成一个蒸发腔，工质的相变发生在蒸发腔内，以此增大气相压头驱动工质循环。实验研究了在不同灌充率（15%～85%）下的热管运行特性。结果表明：突出气相压头的环路热管可以在较宽泛的灌充率（20%～75%）下正常运行，并且存在最佳的灌充率（35%），可使蒸发器底板温度在65.1℃运行。通过不同灌充率的实验研究，可以为承担不同热负荷散热的环路热管设计优化提供参考，并指导后续的实验研究。

采用实验和仿真方法，对一特定气泡雾化喷嘴泡状流时混合室内的气液两相混合形态以及喷孔出口喷雾脉动特征进行了研究。研究结果表明，泡状流时气泡尺寸呈近似正态分布，气泡尺寸随液相质量流量和气液质量比增大而减小；喷雾形态和喷孔出口气液流动参数存在较大脉动，喷雾锥角脉动超过20°；气泡数量密度小且气泡直径较大时，喷雾平均锥角相对较小，且喷雾脉动现象比较严重；随着气泡数量密度增加，喷雾平均锥角呈现先快速增大后缓慢增大趋势，而喷雾锥角变异系数先快速增大随后逐渐减小并趋于稳定；复杂的流场结构是喷孔内气泡表观形态发生较大变化以及喷孔出口气液流动参数产生较大脉动的主要原因。

探索了利用扩散反应的耦合制备更均匀的铜锌共沉淀物的方法。通过在微反应器中引入水层并调节水层占总流量的比例，制得了高催化活性的Cu/ZnO共沉淀催化剂。采用高倍电镜线扫（HRTEM/EDS）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）、N₂O化学反应法分析催化剂微结构的差异以及演变关系。结果显示，水层占比增加，初始沉淀物Cu-Zn分布更加均匀，陈化得到的前体中锌含量增大，焙烧得到的氧化物CuO和ZnO接触面积增加，相互作用力不断增强，最终提升了催化剂催化活性。通过模型数值分析发现，Zn²⁺较快的扩散速率部分抵消了其反应速率慢导致的不均匀性；随着水层占比增加，形成均匀沉淀的扩散-反应动态平衡区域增加，产物中均匀沉淀物的比例得以提高。

在内径为4 mm的石英管燃烧器中进行了富氧条件下乙醇在Pt/ZSM-5上的催化深度氧化动力学实验，反应温度控制在428 K以下，建立了Power-rate law模型和Langmuir-Hinshelwood模型来表征乙醇的低温深度氧化反应，Power-rate law模型和Langmuir-Hinshelwood模型的活化能分别为95.96和103.72 kJ·mol^-1，乙醇和氧气的反应级数分别为0.38和1.38。Langmuir-Hinshelwood模型中，乙醇的吸附常数比氧气的吸附常数大，说明乙醇在催化剂表面的吸附能力比氧气强，提高氧气的浓度比提高乙醇的浓度更有利于提高反应速率，这一点同样反映在氧气的反应级数比乙醇的反应级数大。

吸收-吸附耦合分离法在分离捕集CO₂方面表现出潜在的优势，应用Kurihara等提出的基于局部组成概念的混合规则与Patel-Teja状态方程相结合确定乙二醇与气体组分间的吸收平衡，由溶解度实验数据确定了混合规则中的二元交互作用参数；采用Langmuir等温吸附方程确定ZIF-8与气体组分间的吸附平衡，进而确定了ZIF-8表面乙二醇膜的选择渗透压与气体组分平衡逸度间的关联式。最后将热力学模型应用到了预测ZIF-8/乙二醇浆液分离捕集CO₂体系。

尺寸分布均一的碳量子点由于其良好的光学特性，在光电设备、离子检测、纳米传感器、生物成像和催化剂等领域具有广阔的应用前景。采用陶瓷膜“超滤-纳滤”双膜法，对微波合成的碳量子点进行分离和纯化。研究了pH对碳量子点料液荧光强度和粒径分布的影响。在pH=3时，碳量子点分散较好，荧光强度较高。陶瓷超滤膜可以有效截留碳量子点料液中的大颗粒杂质，渗透侧的碳量子点平均粒径约为2 nm，分散良好，无团聚现象。陶瓷纳滤膜对碳量子点具有良好的截留性能，在浓缩和水洗过程中可以进一步去除料液中的小分子杂质。经双膜法处理后，发射光谱由多峰分布变为单峰分布，且峰宽变窄，碳量子点的发光纯度得到了明显提高。

高含硫天然气（HSG）净化过程复杂，导致安全开发风险极高。因此保障净化系统可靠运行、实现过程安全生产具有重要意义。对于类似化工过程，在独立成分分析（ICA）方法基础上，高阶累积量分析（HCA）用样本三阶累积量代替均值方差构造统计指标大大提高了检测率。然而，HCA构造独立分量空间指标时未考虑不同独立分量间重要性差异，这可能致使监测结果经样本高阶累积后出现一定程度的偏差。同时，采用多指标监测策略可能出现指标间监测结果相互冲突问题。为此，提出一种基于贡献度加权高阶累积量分析（CW-HCA）联合指标的故障监测方法。该方法根据独立分量的贡献度对样本的三阶累积量进行加权；再将加权后的指标与残差空间指标联合获得联合指标，实现监测。TE以及HSG净化过程的实验结果表明，所提算法相比ICA算法、HCA算法具有有效性和优越性。

以极板表面荷电颗粒电子传递及离子定向迁移为基础，对纤维极板表面沉积颗粒粒径分布、粉尘层堆积形貌、颗粒沉积脱落过程及关键影响因素等进行了研究，并与金属极板进行对比。结果表明：静电场同一位置处（取样点15），纤维极板表面沉积颗粒物的粒度（6.900 μm）小于金属极板（9.018 μm），纤维水膜极板对颗粒物的捕集效率更高；与金属极板不同，纤维水膜极板表面粉尘层堆积形貌与电晕电流密度分布无明显关联性。荷电颗粒是以纤维束凸出处为沉积中心，沉积并聚集成球或链珠状，粉尘层厚薄随机且分布松散；纤维极板液体表面浸润和内部扩散，减小了纤维极板表面与粉尘层间静电力，增大了粉尘层内颗粒间黏结力；流动曳力、液桥力、静电力、重力是纤维极板控制粉尘层脱落的关键因素。

借鉴考虑惯性效应的气体止推轴承理论，以维里三项截断式描述二氧化碳的实际气体行为，同时考虑阻塞流效应和密封端面间气膜的黏度变化，采用有限差分法分别分析了层流状态下惯性效应对泵入式、泵出式螺旋槽干气密封稳态性能的影响规律，并与理想气体无惯性假设模型的计算结果进行了对比。结果表明：与理想气体相比，惯性效应对二氧化碳实际气体干气密封性能的影响程度更高。惯性效应使泵入式螺旋槽干气密封泄漏率和开启力均减小，而对泵出式螺旋槽干气密封的影响程度恰好相反。以泵入式螺旋槽干气密封为例，惯性效应对二氧化碳干气密封性能（泄漏率、开启力）的影响分别随密封压力和转速的增大而增强，随气膜厚度的增大而减小，密封压力为10 MPa，气膜厚度为3 μm，转速为20000 r·min^-1时，惯性效应使泄漏率降低62.21%，开启力降低35.03%，使二氧化碳泵入式螺旋槽干气密封发生阻塞流动的临界进口压力提高。此外，二氧化碳的温度越接近其临界温度，惯性效应表现得越明显。

通过分子自组装技术在铜表面制备2-氨基-5-巯基-1，3，4-噻二唑缩对羟基苯甲醛（简称A）和2-氨基苯并咪唑缩对羟基苯甲醛（简称B）缓蚀膜。采用电化学测试方法研究了两种席夫碱自组装膜在质量分数为3%的NaCl溶液中对铜的缓蚀作用。结果表明，自组装分子膜能有效抑制铜片的腐蚀，对于席夫碱A，当溶液浓度为15 mmol·L^-1，组装时间为6 h时缓蚀效果最佳；对于席夫碱B，当溶液浓度为20 mmol·L^-1，组装时间为12 h时缓蚀效果最佳，A、B的缓蚀效率分别达到98.9%和96.73%。表面分析技术表明，席夫碱化合物在铜表面形成一层保护膜，有效阻挡了腐蚀粒子向金属基底的转移，从而抑制了腐蚀的发生。量化计算和分子动力学模拟分析了A、B两种缓蚀剂分子构型与缓蚀性能的关系以及在铜表面的吸附形态，结果表明，两种缓蚀剂具有很好的缓蚀性能，且缓蚀效果A>B，与实验结果一致。

为了提高菜豆环氧水解酶（PvEH1）催化对氯环氧苯乙烷（pCSO）的对映选择性，利用定点突变构建了PvEH1^W102L、PvEH1^P137K及PvEH1^I151V三种突变体，分别研究了突变体全细胞动力学拆分rac-pCSO的催化特性，优化了PvEH1^W102L动力学拆分rac-pCSO的初始底物浓度及反应时间，通过分子模拟分析了PvEH1^W102L对映选择性提高的机理。结果表明，最优突变体PvEH1^W102L的E值为25.5，相对酶活为212.6%，分别是PvEH1的11.6倍与2.1倍；PvEH1^W102L动力学拆分150 mmol·L^-1 rac-pCSO，反应4 h后，可获得（R）-pCSO（产率为45.62%，ee_s为96.30%）和（R）-对氯苯基乙二醇（产率为50.91%，ee_p为90.26%）。分子模拟结果分析表明，PvEH1的102位色氨酸（W）突变为亮氨酸（L）降低了酶与（R）-pCSO的结合能力，从而提高了PvEH1^W102L对pCSO的对映选择性。

将超重力精馏塔、单螺杆压缩机与新型热泵工艺技术创新性地相结合，提出超重力热泵精馏的概念。设计并搭建一套处理量为300 kg·h^-1的超重力热泵精馏热集成系统。以乙醇-水溶液为研究对象，使用单螺杆压缩机直接压缩乙醇蒸气。通过对超重力精馏塔不同转动频率的全回流实验和工业条件下系统的不同进料位置、不同回流比实验的研究，综合分析系统各影响参数的变化情况、节能特性和经济效益。结果表明，f_HG在40 Hz下运转时系统性能最佳；进料位置下移或增加回流比，都可提高y_D；如果仅从y_D值大小考虑，F_L03位置最佳；相比于低浓度乙醇-水溶液，处理高浓度优势更大；系统节能及经济效益显著，可为超重力热泵精馏在乙醇精馏的工艺流程选择、设计和应用方面提供理论指导。

循环流化床锅炉内石灰石分解、脱硫发生的是同时煅烧/硫化反应。建立了石灰石同时煅烧/硫化反应的随机孔模型，综合考虑石灰石的分解、烧结和硫化，且CaO硫化反应基于CaSO₄产物层固态离子扩散模式。模型计算结果与实验测试结果吻合良好，并采用该模型研究了同时煅烧/硫化反应的特性。石灰石的同时煅烧/硫化反应包含连续的质量下降阶段和质量上升阶段，且质量最低点随着SO₂浓度的增加而升高。石灰石颗粒的煅烧反应发生在颗粒的壳层内，煅烧反应更符合区域反应模型而不是均相反应或缩核反应模型。煅烧环境中的SO₂与CaO层反应生成CaSO₄，导致CaO层内孔径和孔隙率减小，CO₂外扩散阻力增大，从而导致煅烧反应减慢。颗粒硫化反应速度随时间减慢，主要是颗粒内SO₂耗尽导致的，颗粒外层不断积累的CaSO₄减小了SO₂扩散通道，增加了SO₂孔内扩散阻力，使颗粒内SO₂耗尽区不断增大，颗粒的硫化反应速度不断下降。

为研究油页岩热解特性及热解过程中甲烷的释放规律，采用热重-傅里叶变换红外光谱（TG-FTIR）对龙口（LK）、内蒙（NM）、汪清（WQ）三个地区的典型油页岩进行热解实验，并结合固相红外（FTIR）对油页岩的官能团结构进行分析。研究结果表明，油页岩热解过程可分为四个阶段，热解反应及挥发分释放主要发生在第二阶段（400～600℃）。甲烷的析出与油页岩结构中的脂肪烃（光谱范围3000～2800 cm^-1）密切相关，脂肪烃含量越多，热解过程中释放的甲烷越多。通过对甲烷析出曲线分峰拟合及结合动力学分析，得出甲烷的生成是由一个脱吸附过程和四个化学反应共同作用的结果。

水热状态管理对提高燃料电池堆输出性能具有重要意义。本文基于电化学阻抗谱法原理，结合等效电路模型，通过获取两个阻抗谱特征频率点响应，计算出频率响应点连线与实轴夹角（频率正割角），提出了一种频率正割角计算方法。理论证明该角度与电堆内阻变化具有唯一性对应关系。仿真和实验结果表明，频率正割角计算结果能够很好地描述堆内水热管理状态变化，以及操作条件变化对电堆输出性能的影响。该方法避免了交流阻抗试验测试步骤繁复、时间周期长、参数拟合困难等不足，给出一种特征明显、直接简便的诊断方法，为电堆操作条件优化和输出性能故障预警奠定了基础，具有良好的应用前景。

基于裂解-气相色谱/质谱联用技术（Py-GC/MS），分析了污泥中主要含碳和含氧官能团在不同温度条件下的热解演变规律和热化学转化路径。结果表明，污泥中主要含碳和含氧官能团为碳碳双键（C=C）、羧基（COOH）、羟基（—OH）、醛基（—CHO）和苯环（π-π^*）。温度对官能团裂解演变的影响较大，低温热解阶段（＜350℃），温度升高导致产物中—COOH含量降幅最大，约降低33%；中温热解阶段（350～550℃），产物中C=C、—OH、—CHO和π-π^*生成量显著增加，而—COOH呈下降趋势，但其所占质量比仍最高；在高温热解阶段（>550℃），由于脂肪烃分子化学活性增强，主要发生以脱水、脱羧、脱羰和羟醛缩合等为主的芳香化缩聚反应，同时由于污泥中的蛋白质、纤维素等大分子热解使得π-π^*成为产物中主要官能团。根据各个官能团热解演变规律，提出了污泥含碳、含氧官能团热解演变反应路径。

为探究游离氨（FA）对亚硝酸盐氧化细菌中硝化杆菌属（Nitrobacter）活性抑制动力学影响，本试验采用序批式活性污泥（SBR）反应器，在通过改变系统进水FNA浓度达到富集Nitrobacter基础上，以富含Nitrobacter污泥为对象（宏基因组物种注释和丰度分析显示Nitrobacter占细菌总数40.3%），基于批次试验，考察不同FA浓度梯度下亚硝酸盐氧化过程Nitrobacter比耗氧速率（SOUR）变化规律，进而采用非基质抑制动力学模型对试验数据进行拟合。结果表明，当FA>7.3 mg·L^-1时，SOUR随着FA浓度的升高而降低。尤其当FA浓度高于22.2 mg·L^-1时，SOUR降为0 g N·（g VSS·d）^-1，最大比耗氧速率为0.62 g N·（g VSS·d）^-1。此外，基于Nitrobacter活性抑制程度判断，FA抑制Nitrobacter活性抑制类型符合非竞争性可逆抑制动力学。

建立了表征石油焦表面的四碳环并噻吩簇模型，运用量子化学密度泛函的B3LYP-D3方法，基于6-31g （d）/lanl2dz混合基组水平，从微观层面研究了溴化石油焦吸附并氧化Hg⁰的机理，给出了HgBr和HgBr₂在溴化石油焦表面的反应路径、反应所需活化能、吸附能以及相关Mayer键级，指出了石油焦中噻吩硫与负载的溴在脱汞中的协同作用。研究结果表明，Hg⁰在溴化石油焦上的氧化物的形式以HgBr为主，更多的溴原子既可以增强吸附的稳定性又能促进化学吸附的发生。噻吩硫不直接参与氧化反应，但可以帮助石油焦稳定地负载上更多的溴，进而提高脱汞的效率。

以ChCl-urea-ZnO-Cu₂O低共熔溶剂为电解质在343 K镍基体上电沉积制备得到了铜锌合金镀层。伏安曲线测试表明在沉积过程中，镍基体能够诱导金属Zn发生欠电位沉积，从而实现了Cu-Zn合金的共沉积。同时研究了沉积电势对镀层成分和形貌的影响，结果表明：沉积电势由-0.85 V （vs Ag）增加到-1.3 V （vs Ag）时，合金镀层中Zn原子百分数从0升高到76.29%。在沉积电势为-1.10～-1.15 V范围内，Zn原子百分数为12.5%～20.81%时，镀层平整致密，颜色为金色，达到仿金镀的效果。

利用定容燃烧弹研究了外加电场对甲烷-空气混合气燃烧特性的作用。加载电压为0、-5、-10和-12 kV，混合气的过量空气系数λ分别为0.8、1.0和1.6，代表浓燃、当量比和稀燃三种混合气状态。结果表明，电场方向上的火焰发展半径和火焰传播速度明显增加，原先近似圆球形的火焰形状发生变化。特别是稀燃混合气，电场作用下火焰的传播状况增加最为显著，火焰近似呈圆柱形。在加载电压为-12 kV时，对于λ=0.8、1.0和1.6的混合气，火焰拉伸速度最大值分别增加了42.3%、29.7%和111.7%。同时，混合气燃烧压力的发展明显加快，压力峰值出现的时间明显提前。对于浓燃和当量比浓度的混合气，压力峰值变化不大，而稀燃混合气的压力峰值增加较为明显。在-12 kV电压作用下，浓燃、当量比和稀燃三种状态下混合气的压力峰值时间提前了13.4%、7.5%和24.6%，相应的燃烧压力峰值增大了2.2%、1.0%和8.1%。本文应用外加电场对燃烧火焰产生的离子风效应及其对传播火焰形成的拉伸作用对试验结果进行了说明。

熔盐作为相变材料，可以用作聚热太阳能电站中的储热介质，通过向基盐中添加不同比例的纳米材料可以显著增强熔盐的热物性。将20 nm的SiO₂纳米颗粒分别分散到硝酸钾、硝酸钠和solar salt （60% NaNO₃，40% KNO₃，均为质量分数）中制备成稳定的纳米流体，制备的每一种纳米流体都经过溶解、超生、干燥蒸发等过程。采用差式扫描量热法测量熔盐的比热容、熔化潜热、熔点等热物理性质，并采用激光闪射法对基盐和纳米熔盐的热扩散系数进行测量和分析。结果表明，SiO₂颗粒的添加对硝酸钠、硝酸钾和solar salt的熔化潜热、比热容和热导率等热物理性质有显著的影响。与基盐相比，solar salt、硝酸钾和硝酸钠在液态的比热容值分别增加了4.7%～15.89%、3.9%～33.5%、1.9%～11.86%；测得的热导率分别最大增加了17.16%、39.7%、9.5%。

采用高压均质法制备包覆二苯酮-3（BP-3）和对甲氧基肉桂酸辛酯（OMC）两种紫外线吸收剂的纳米结构脂质载体（NLC），并通过单因素实验探究了总油相含量、液体脂质用量、防晒剂含量、乳化剂种类及其用量对NLC粒径、ζ电位和包封率的影响，并优化了工艺配方。此外，还考察了电解质的种类、浓度以及乳化剂用量对NLC聚集行为的影响并建立了聚集动力学模型。结果表明，电解质的存在可以压缩胶体体系的双电层，导致ζ电位降低，加剧纳米粒之间的聚集结合。NLC样品在电解质NaCl和CaCl₂存在下的临界聚沉浓度分别为538.2和95.8 mmol·L^-1，且在CaCl₂溶液中的聚集速度比NaCl溶液中更快，适量的乳化剂对维持NLC体系的稳定性具有重要作用。

以NaHCO₃为引气剂，利用化学发泡法制备磷酸镁多孔材料（MPCPM），该材料孔径发达、强度较高。利用MPCPM和KOH复合形成结构载体/电解质双连续相系统，并与石墨烯电极组装成一种新型结构超级电容器。研究发现，MPCPM孔隙连通度是影响结构超级电容器电学性能的主要因素。内部连通孔隙结构有利于离子的运输，从而改善结构超级电容器的储能容量。使用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电以及抗压强度测试等方法研究化学发泡剂NaHCO₃掺量及养护龄期对结构超级电容器电学性能和力学性能的影响。NaHCO₃掺量为2.5%时比电容最高可达62.2 F·g^-1，比不掺加NaHCO₃时提高了34.1%。并且当NaHCO₃掺量为2%其比电容为38.79 F·g^-1，同时抗压强度高达18.76 MPa，显示出良好的多功能性。

从熔接痕的成型机理出发，考虑了困气状况和熔合温度对熔接痕熔合质量的影响，提出一种以困气改善辅助提升熔接痕熔合质量的方法，建立了以“气穴面积”和“熔接痕处流动前沿温度”为熔接痕熔合质量指标的多目标评价体系，并构建了一种基于Kriging模型和非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标寻优策略，以实现工艺参数的择优选择。以多孔板熔接痕优化为例，选用拉丁超立方抽样（LHS）设计实验，建立并检验反映工艺参数和优化目标之间影响规律的Kriging模型，采用NSGA-Ⅱ确定多目标优化问题的Pareto前沿及其最优解。仿真及生产实验结果表明所建立的多目标优化策略能有效实现熔接痕的多目标优化，同时以困气改善辅助提升熔接痕熔合质量的方法效果显著。

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯（GO），分别采用水合肼、壳聚糖、KOH还原得到了还原氧化石墨烯（rGO）并对三种还原方法做了对比，选择最佳方案；再通过离子液体（NH₂IL）对rGO功能化得到改性还原氧化石墨烯（NH₂IL-rGO）。以二烯丙基双酚A （BBA）和双酚A双烯丙基醚（BBE）为活性稀释剂，4，4'-二氨基二苯甲烷型双马来酰亚胺（MBMI）为反应单体，制备了MBMI-BBA-BBE （MBAE）树脂基体；同时以NH₂IL-rGO为增强体采用原位聚合法制备NH₂IL-rGO/MBAE复合材料。表征了石墨烯和复合材料的微观形貌并分析了石墨烯对复合材料性能的影响。结果表明：NH₂IL-rGO在树脂基体中以两相形式存在，结构完整，并赋予复合材料优异的性能。当NH₂IL-rGO含量为2%（质量）时，复合材料冲击强度和弯曲强度最大，分别为15.33 kJ/m²和142 MPa，热分解温度为435.73℃、当测试频率为100 Hz～10 kHz时介电常数发生突变达到84。

乳胶基质作为乳化炸药的主体材料，其储存过程中的老化程度关系着产品的使用性能。通过分析乳胶基质的老化机理，从结晶动力学角度对其老化规律进行研究，得到了乳胶基质的老化方程。采用实验数据对老化方程进行验证，结果表明该方程具有很好的拟合优度。老化方程中的特征时间表征了在某种外界环境下，乳胶基质老化速率达到最大值时所需要的时间，是对乳胶基质稳定性的一种量化，有助于评判相似老化条件下，不同产品的储存性能。

提出了一种以LDH （水滑石类化合物）为催化剂，纳米硅粉为原料，在N₂-H₂混合气氛下制备单晶a-Si₃N₄纳米线的CVD （化学气相沉积）方法。研究结果表明：当H₂含量小于0.5%时，所制备的Fe/Mg/Al LDH催化剂具有优良的高温热稳定性，在1250℃下煅烧与还原后仍可保持自身结构完整与催化活性。通过降低还原温度与LDH中Fe含量、在LDH中引入Mo元素等手段，有效地降低金属Fe纳米晶粒直径、增大成核密度，所制备单晶a-Si₃N₄纳米线面密度可达5×10¹⁴～9×10¹⁴ m^-2，直径为30～50 nm，长度达20～80 μm （长径比>1000）。进一步研究表明本实验中纳米线为VLS （气液固）生长机制。

利用带有长链烷烃的硬脂酸和油酸对球状石墨烯进行表面修饰，得到亲油性褶皱石墨烯球（MCGB），采用FTIR、SEM等方法对其结构和形貌进行表征；研究了MCGB不同比例添加量在基础油中的分散性能和摩擦性能，并探讨MCGB在润滑油中的润滑机理。结果表明：基础油中添加少量MCGB可以明显改善其抗磨减摩效果，其中添加量为0.010%时效果最佳，但添加过量其减摩性能会失效。

通过自主搭建的小尺寸实验平台，对比研究了当量比为1时不同氢气体积分数下，预混合成气在开口和闭口管道中的爆炸特性。研究结果表明：开口和闭口管道中合成气爆炸预混火焰传播结构具有明显差异；在闭口管道中，在所有的氢气体积分数下均观测到经典郁金香火焰结构，其中氢气体积分数为70%和90%时，能够观测到扭曲的郁金香火焰结构；在开口管道中，仅在氢气体积分数为10%、30%、50%时形成了经典郁金香火焰，且当氢气体积分数为10%、30%时，出现了扭曲郁金香火焰。开口和闭口管道中的火焰传播速度和爆炸压力峰值均随着氢气体积分数的增加而增大。当氢气体积分数较低（f < 50%）时，火焰传播速度和爆炸压力峰值随着氢气体积分数的增大而迅速增大，而在较高氢气体积分数（f≥ 50%）时，随着氢气体积分数的增加，火焰传播速度和爆炸压力峰值增加缓慢。