氧空位（oxygen vacancy, Ov）是金属氧化物缺陷的一种，在多相催化、储能材料、能源化工等众多领域都发挥着重要的作用，因而关于其在理论和实验方面的研究都得到了广泛关注。以稀土CeO₂这一广泛应用于能源、环境等领域的催化材料为例，简单归纳了一些氧空位检测的常用表征方法，包括拉曼(Raman)、电子顺磁共振(EPR)、正电子湮没能谱(PALS)、固体核磁(ss-NMR)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描隧道显微镜(STM)等，同时对各种表征方法的结果分析进行了举例说明。在此基础上，对氧空位表征技术未来的发展方向提出了一些看法。希望可以对稀土铈基催化材料缺陷相关的表征及研究提供支持。

生物质通过热化学转化制备高品质生物油和高附加值精细化工品是未来工业发展的重要方向，是解决能源短缺、实现碳的闭路循环的有效方式，如何提升生物质热化学转化品质和效率是目前学术界和工业界关注的热点。本文介绍了不同技术路径下的生物质热化学转化研究进展，重点阐述了催化热解、水热催化、化学链转化三种方式的反应机理及其催化剂类型，讨论了生物质热化学转化提质策略。最后，针对生物质热化学转化目前尚存在的问题提出建议，期望为生物质高值化利用提供参考和借鉴。

CO₂的过量排放引发了严重的温室效应，采用CO₂氢化技术在实现CO₂减排的同时又可生成高价值的产物，因此受到研究人员的广泛关注。近年来，关于CO₂氢化的研究逐渐增多，但是综合探讨多种催化技术的相关综述较少。本文将较为新型的CO₂氢化技术大致分为光催化、电催化、生物催化以及等离子体催化4种。主要从催化剂的角度，对以上4种新型CO₂氢化技术的研究现状和最新进展进行了归纳，并简要介绍了其反应机理。同时，基于研究现状的分析，指出了4种氢化技术的进一步研究方向和需要解决的相关问题，并对CO₂氢化技术的发展作出了展望。

采用Ellis汽液两相双循环平衡蒸馏仪测定了常压下乙醇(1)-水(2)和乙醇(1)-水(2)-醋酸钾(3)物系的汽液平衡数据，结果表明：醋酸钾对乙醇(1)-水(2)系统具有盐析效应，乙醇对水的相对挥发度α₁₂上升。系统中10%(质量)的醋酸钾已经消除了乙醇-水间的共沸点，可作为加盐萃取精馏的分离剂。采用已授权的Aspen Plus软件自带的eNRTL、Wilson和UNIQUAC模型，以及eNRTL模型分别对乙醇(1)-水(2)、乙醇(1)-水(2)-10%(质量)醋酸钾(3)系统实验数据进行了关联，计算结果表明：乙醇(1)-水(2)系统中，平衡温度的平均绝对偏差（AAD）为0.72℃(eNRTL)、0.78℃(Wilson)和0.71℃(UNIQUAC)，气相组成计算值的平均绝对偏差为0.0083(eNRTL)、0.0077(Wilson)和0.0101(UNIQUAC)。而在乙醇(1)-水(2)-10%(质量)醋酸钾(3)系统中平衡温度和气相组成平均绝对偏差分别为0.25℃和0.0168(eNRTL)。

选取有机废液中常见的钠盐(氯化钠、碳酸钠、硫酸钠、甲酸钠、乙酸钠、草酸钠)，通过热重分析仪，在25~1400℃考察其高温挥发特性。基于Gibbs自由能最小原理，对NaCl、Na₂CO₃及Na₂SO₄的挥发特性进行热力学计算。结果表明，在N₂气氛中，NaCl在达到熔点后以气态NaCl及气态Na₂Cl₂的形式释放，Na₂SO₄升温至885℃分解生成Na₂O，同时Na₂O分解，并以Na单质形式释放。而有机羧酸钠盐在600℃之前均热解为Na₂CO₃，继续升高温度则分解为Na₂O，同样最后以气态Na单质的形式释放。在空气气氛中，由于O₂的存在，抑制了Na₂O的分解反应，致使Na₂CO₃分解速率小于N₂气氛。

采用等温溶解平衡法研究了298.2 K下四元体系Rb⁺, Cs⁺, Mg²⁺ // SO₄^2- - H₂O的相平衡关系，测定了该体系的溶解度、密度以及折射率，并绘制了相应的稳定相图、水图、密度-组成图和折射率-组成图。研究表明：298.2 K下，该四元体系为复杂四元体系，有复盐Cs₂SO₄·MgSO₄·6H₂O和Rb₂SO₄·MgSO₄·6H₂O以及固溶体[(Rb, Cs）₂SO₄]生成。其稳定相图由4个四元共饱点、9条单变量曲线以及6个结晶区组成。四元共饱点中E₁、E₂、E₃为相称共饱点，E₄为不相称共饱点。6个结晶相区分别对应3种单盐Rb₂SO₄、MgSO₄·7H₂O、Cs₂SO₄，2种复盐Cs₂SO₄·MgSO₄·6H₂O、Rb₂SO₄·MgSO₄·6H₂O和1种固溶体[(Rb,Cs）₂SO₄]。其中，复盐Rb₂SO₄·MgSO₄·6H₂O结晶区最大，表明其在该体系中最易结晶析出；Cs₂SO₄结晶区最小。平衡液相的密度和折射率随着溶液中Cs₂SO₄含量变化呈规律性变化。该体系稳定相图将为硫酸镁亚型盐湖卤水中的铷、铯等资源开发利用提供理论依据。

利用填补的方式将不规则区域转为规则成像区，可拓展电容层析成像的测量范围。首先分析了填补法对应的敏感场特性，然后分别研究了敏感场、归一化电容、填充区介电常数和图像重构算法对填补法成像的影响。并利用特定的填充区边界条件对Landweber算法进行改进，提出两种改进方法:变换矩阵和拆分矩阵的Landweber图像重构方法。结果表明，填充区使电容信号绝对值增强，非线性程度增加。不同背景的敏感场对成像影响较小，但填充区充满时的敏感场可强化环状流成像。去除填充区噪声的归一化电容矩阵有利于图像重构。填充物质的介电常数与测量区高介电常数相近时成像最佳。拆分矩阵法降低了求解维度，缩短了计算时间，对各种流型成像整体效果较好，基于松弛因子改进还可进一步优化重构图像。最后，在一般非规则结构中对改进方法的可靠性进行了测试验证。研究表明，改进方法可以用于一般性不规则结构的相分布测量，未来还可以用于因高温、腐蚀等无法直接进行电极安装的工业场合中，具有改进多相流测量方法的普遍意义。

针对现有的空气源热泵冬季供热系统，提出了一种使用新型蓄热型直接冷凝式加热板（RHP）的空气源热泵供热系统，并测试了RHP的热性能和系统的运行特性，同时分析了系统的效率和经济性。实验结果表明，在39℃的冷凝温度下，RHP的热容量高达1044 W，RHP的蓄热量大于1000 kJ。在室外空气温度为8℃时，系统COP高达3.7。此外，对于20 m²的居住房间而言，该系统的供暖初始投资成本和总运行成本分别为3174.7 CNY和510.7 CNY，在居住建筑冬季供暖领域具有较大的竞争力。

由于表面张力的作用，流体在微重力环境中沿一定夹角的内角壁面爬升过程与常重力状态不同。为了对微重力内角流动的物理过程进行研究，利用磁补偿方法搭建了常温磁流体微重力补偿实验台，实现了目标区域内纵向小于5%非均匀度的磁补偿微重力环境。并对不同重力条件下水基磁流体沿若干材料内角爬升过程进行了可视化实验研究，探究了微重力环境下流体与材料间的接触角以及内角角度对液体导流性能的影响以及毛细流动规律。结果表明，在满足Concus-Finn条件时，液面爬升高度和重力加速度近似呈反比关系。接触角和内角角度越小，流体输运能力越强，且重力水平越低，越为明显。当不满足Concus-Finn条件时，液面爬升高度和重力加速度近似呈线性关系，接触角和内角角度对流体输运能力的影响并不明显。

针对不混溶均匀受热液体表面上蒸发液滴的动力学过程，基于润滑理论推导出了无量纲方程组。采用数值模拟方法，探究了蒸发液滴的动力学特性。结果表明，蒸发液滴的演化过程分为两个阶段：由“铺展主导”的液滴前进阶段和由“蒸发主导”的持续脉动振荡的后退阶段。液滴在低黏度比下的流动性更强，导致铺展更加迅速，黏度比的增加会导致铺展和收缩速率的降低。蒸发通过影响液滴界面的温度分布进而影响界面张力以及液滴铺展。相较于固体表面液滴蒸发出现的钉扎现象，蒸发液滴在不混溶液体表面上的铺展是去钉扎的，并且伴有液体基底的明显变形。

设计了锂离子电池热管-铝板嵌合式散热模组，增大热管与电池接触面积，强化换热。利用数值模拟和正交试验层次分析研究了影响模组散热性能各因素的具体影响权重，进行参数优选。结果表明：各试验方案下电池模组的温差均控制在3℃以内，均温性能优异；各因素对最高温度的影响程度依次为：热管冷凝段对流传热系数>热管冷凝段长度>铝板厚度>热管间距；结合层次分析确定最佳参数组合为热管冷凝段对流传热系数25 W·m^-2·K^-1、热管长度117 mm、铝板厚度2 mm、热管间距20 mm，该方案下电池以2C倍率放电至20%模组的最高温度为41.60℃，温差为1.35℃，满足散热要求。

建立了电渗析脱盐过程离子传递稳态模型，研究了离子电荷数、离子扩散系数和离子交换膜电导率对脱盐过程传质的影响，描述了离子浓度分布、电势分布和离子传递通量分布的变化情况。研究表明：相较于一价离子，二价离子在电渗析过程中膜两侧浓度差较小，跨膜电压降较高，各项传递通量较小；当离子扩散系数增大时，膜两侧浓度差减小，跨膜电压降升高，总传递通量和电迁移通量增大；当离子交换膜电导率增大时，膜两侧浓度差增大，跨膜电压降降低，各项传递通量均增大。

针对喷嘴雾化多参数同步测量问题，提出了基于图像处理的喷嘴雾化角、雾化细度、液滴运动速度及分布参数测量方法，利用背光阴影成像技术搭建了喷嘴雾化参数测量系统，建立了基于轨迹图像法原理的喷嘴雾化参数图像处理流程与算法，利用标准颗粒测量验证了该方法对颗粒粒径测量的精度，并开展了不同孔径与压力下扇形喷嘴雾化参数同步测量实验研究。结果表明：当雾化压力不变，扇形喷嘴孔径从0.66 mm变为1.10 mm时，雾化细度与液滴平均运动速度分别增加26.82%、10.42%，而雾化角随扇形喷嘴孔径增大而减小16.66%；当扇形喷嘴孔径不变，雾化压力从0.1 MPa增加到0.4 MPa时，雾化角与液滴平均运动速度分别增加47.71%、95.10%，而雾化细度随雾化压力增加而减小44.23%。这为雾化液滴特性研究与喷嘴性能评估提供了有效手段。

换热器微生物污垢问题普遍存在于能源化工领域，污垢的聚集会导致设备的流动阻力、燃料消耗和维护成本支出大幅度增加。本文采用复合纳米镀层来抑制和减轻换热表面的微生物污垢的附着和沉积。首先采用化学镀的方式，在板式换热器的不锈钢316板上镀覆 Ni-P-TiO₂复合纳米镀层和对照性的Ni-P 镀层。基于板式换热器的微生物污垢在线监测实验系统，研究了镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器微生物污垢特性。结果表明，清洁状态下，镀覆两种镀层的板式换热器其摩擦系数（f）和Nusselt数（Nu）相较未镀覆板式换热器均略有增加；微生物污垢实验后，相比较未镀覆的板式换热器，镀覆Ni-P镀层的板式换热器污垢热阻减少了8.36%~23.07%，而镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器污垢热阻减少了16.6%~30.96%；在相同微生物污垢实验工况下，镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器的摩擦系数（f）相比Ni-P镀层的低2.54%~11.82%，但Nu却明显高于Ni-P镀层达8.47%~9.45%，并且污垢热阻明显小于Ni-P镀层达10.66%~18.18%，镀覆Ni-P-TiO₂复合纳米镀层的板式换热器展现了优异的强化传热性能和抑垢性能。

以高黏度牛顿流体为研究对象，采用数值模拟方法研究了不同错列角的三角形转子搅拌作用下的腔内的混合过程。根据运动转子的对称性和周期性，用瞬态有限元法（FEM）结合网格叠加技术（MST）计算了三分之一的周期。提出了一种基于周期速度场的四阶Runge-Kutta算法。采用Poincaré截面、拉格朗日相干结构和混合方差指数等对混合进行表征。结果表明，不同错列角对混合和能耗的影响不明显，所有的混合情况都接近于相同的混合方差指数的渐近值，并具有相似的混合机制，属于部分混沌混合，贴近转子各边嵌入了规则的层流KAM（Komogorov-Arnold-Moser）岛。

采用浸渍还原方法制备Pd-Rh/TiO₂催化剂用于常温光催化CO₂氧化乙烷脱氢制C₂H₄。研究不同Pd/Rh比催化剂的光反应性能，利用XRD、EDX-mapping、TEM、HRTEM、XPS技术表征催化剂表面和电子特性，通过UV-Vis、PL技术考察催化剂光响应性能，采用原位红外光谱技术分析Pd-Rh/TiO₂光催化CO₂氧化乙烷脱氢反应机理。研究表明，Pd-Rh双金属体系可有效提高光反应活性，光照下Pd和Rh金属之间存在内部电子转移的作用，降低了Pd表面的电子云密度，促进光生电子和空穴的分离，同时促进了C₂H₆和CO₂在材料表面的吸附。Ar替换CO₂的对比实验证明，反应中的CO₂消耗H₂，可消除催化剂表面积碳，促进C₂H₄生成。

LiF-BeF₂熔盐作为熔盐堆的冷却剂及核燃料溶剂近年来备受关注，其扩散行为与核燃料的相容性和结构材料的腐蚀性密切相关。采用Car-Parrinello分子动力学模拟研究了LiF-BeF₂熔盐的微观结构及基于此结构的扩散行为。研究结果表明Be²⁺具有较强的络合能力，易形成中性网络聚合体，且其数量随温度的增加而减少；液态LiF-BeF₂熔盐中除了包含聚合体，还包含游离的F^-、Li⁺、BeF₃^-和BeF₄^2-，而非完全游离的F^-、Li⁺和Be²⁺。基于此微观结构获得的自扩散系数及电导率与实验结果吻合较好，且电导率随温度变化符合Arrhenius模型，而不是目前文献认为的无限稀释溶液的线性模型。

磷石膏-氨-水固碳反应体系中石膏颗粒的溶解，是三相流化矿化反应系统的控制性步骤。在氨水溶液中石膏颗粒能与氨分子形成N—H…O氢键，导致石膏溶解速率受氨浓度影响。基于已知粒度分布的石膏颗粒群在不同氨浓度下的溶解实验数据，采用种群平衡模型与物料衡算相结合的方法，探究了氨浓度对石膏颗粒群溶解特性的影响规律。结果表明：氨浓度的增加会降低石膏溶解速率，随着溶解的进行，氨对溶解的抑制作用会减弱。此外，随着氨浓度的增大，增加单位氨浓度石膏溶解速率的降幅将变小。结合实验数据拟合关联溶解动力学参数，构建了氨浓度影响下石膏的溶解速率模型，预测了三相流化矿化反应系统中两个串联回路石膏料浆所需的停留时间，为磷石膏-氨-水固碳反应体系矿化烟气CO₂的放大设计提供了理论依据。

采用等体积浸渍法制备了单贵金属Ru/TiO₂和双金属Ru-Ce/TiO₂系列催化剂，测试了其对氯苯的催化活性，并通过N₂吸脱附、扫描电镜(SEM)、程序升温还原(H₂-TPR)进行表征，旨在考察稀土元素Ce掺杂对Ru/TiO₂催化氯苯性能的影响。结果表明，Ce的引入可使其在降低贵金属含量的基础上仍保持高的催化效率，且极大地提高了低温催化活性。0.4%Ru-1.0%Ce/TiO₂与0.4%Ru/TiO₂相比，其T₁₀和T₉₀分别降低了50℃和60℃。H₂-TPR表明引入Ce为催化剂提供了更多的表面氧空位，形成Ru-O-Ce增强了其氧化还原能力。掺杂Ce未改变Ru/TiO₂催化剂的结构形貌，仍保持介孔结构，但若负载量过多，会堵塞部分孔道，阻碍污染物吸附及反应，降低催化性能。

催化热解制备左旋葡萄糖酮（LGO）是生物质制备高值化学品的重要方法。开发了一种新型的金属磺化炭催化剂用于高效制备LGO，并研究了热解温度、催化剂与生物质的比例以及金属盐类型对左旋葡萄糖酮生成的影响，研究表明：金属磺化炭明显促进了LGO的选择性，在Ce-SC催化剂作用下，催化热解温度为300℃、原料/催化剂比例为1∶1时，LGO的含量达到了82%；在Co-SC催化剂作用下，催化热解温度为400℃、原料/催化剂比例为1∶1时，LGO的含量达到了64%。

利用一步水热法成功制备了In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球催化剂，通过降解甲基橙(MO)、酸性橙Ⅱ(AOⅡ) 和罗丹明B(RhB)来评价所制备催化剂的活性。实验结果表明，In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球对MO、AOⅡ和RhB的光催化降解率分别达到了87%、75%和96%，明显高于催化剂In₂S₃和CdIn₂S₄。瞬态光电流和阻抗测试结果表明，In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球受光激发产生的电子空穴对能快速得到分离。捕获主要活性物种实验表明，该反应体系中主要是超氧自由基和空穴起关键性作用。In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球催化剂重复使用四次，其催化能力依然保持较高水平。In₂S₃/CdIn₂S₄异质结微球活性的增强归因于异质结的形成有助于电子的转移，从而降低了电子空穴对的复合概率。并且合适的能带结构有助于产生大量的光生电子，电子与活性氧的结合最终引起氧化能力的增强。

分别以\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}以及\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}插层类水滑石为前体制备了Ni/Al摩尔比为3∶1的NiAl-N-R以及NiAl-C-R催化剂，并考察了其催化乙酰丙酸加氢性能。采用N₂-物理吸附、ICP-OES、TG/DTG、XRD、H₂-TPR/TPD、TEM、NH₃-TPD、in-situ Py-FTIR等表征手段对前体及催化剂进行了表征。研究结果表明，类水滑石插层阴离子对催化剂中活性金属-载体相互作用、活性金属分散度、表面酸性质以及催化乙酰丙酸加氢性能有重要影响。以\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}插层类水滑石为前体的催化剂表现出高的金属分散度、丰富的L酸酸性中心、高的CO加氢活性和高的循环使用稳定性。当以甲醇为溶剂、160℃、4 MPa氢气压力条件下反应1 h时，γ-戊内酯收率可达71.8%。

借助分子模拟手段，研究了锌、镧、镁掺杂改性对钙铝基复合型金属氧化物催化酯交换的影响。构建了Al₂O₃(110)、CaO(100)以及锌、镧、镁掺杂改性的衍生模型。计算了不同改性氧化铝表面的掺杂结合能，分析了甲醇和乙酸甲酯在氧化钙及其衍生物表面的吸附过程，讨论了甲醇在Al₂O₃(110)及其衍生物表面的吸附过程及其Mulliken电荷密度的变化。结果表明，采用锌、镧、镁掺杂改性能强化钙铝复合型金属氧化物催化剂对甲醇的吸附性能，有助于催化酯交换反应的进行。

为拓展结晶溶剂的范围和提高结晶分离熊果酸和齐墩果酸的性能，引入离子液体作为结晶溶剂。测定了熊果酸和齐墩果酸在六种离子液体+乙醇溶液中的溶解度数据，根据该数据，选取1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸+乙醇混合溶液作为溶剂对熊果酸和齐墩果酸进行了结晶分离，并采用单因素实验对结晶工艺进行了初步优化。结果表明：在1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸质量分数5%，熊果酸和齐墩果酸质量比1.5∶1，结晶温度30℃，结晶时间14 h的条件下，结晶产物中齐墩果酸的质量分数可以达到85%左右。

低共熔溶剂（DESs）已被广泛研究并应用于酸性气体的吸收，本研究发现苯甲酸类DESs能够可逆高效地吸收一氧化氮（NO）。以苯甲酸（BA）、硫脲、尿素和咪唑为氢键供体（HBD），以离子液体为氢键受体（HBA）制备了一系列的DESs。吸收NO的实验结果表明，以氯化四丁基膦（P₄₄₄₄Cl）为HBA和以BA为HBD的DESs表现出较高的NO吸收速率和饱和吸收量。BA/P₄₄₄₄Cl (1∶2) DES在101.3 kPa、303.15 K下，NO吸收量为2.75 mol/mol。热重测试和再生实验的结果表明，BA/P₄₄₄₄Cl (1∶2) DES具有理想的热稳定性和重复使用性。通过FTIR、¹H NMR和高斯模拟计算，探讨了BA/P₄₄₄₄Cl (1∶2) DES对NO的吸收机理，发现NO与BA的含氢氧原子之间存在化学相互作用，且BA的易去质子化性质有利于NO的吸收。

针对选择性催化还原技术(SCR)存在装置大、运行费用高、催化剂中毒失活等问题，将平均孔径为100 nm的Al₂O₃陶瓷膜进行疏水改性并组装成膜接触器，以NaClO₂水溶液为吸收液，开展陶瓷膜接触器在烟气脱硝领域的应用研究。考察了陶瓷膜接触器在化学吸收脱硝中的稳定性，以及气体流量、吸收液浓度、吸收液流量、吸收液pH等因素对NO脱除率和传质通量的影响，基于阻力串联模型，建立总传质系数方程。研究表明，陶瓷膜接触器在连续600 min运行过程中，NO的脱除效率及传质通量分别稳定在99%和0.038 mol·m^-2·h^-1左右。进气流量的增加会促进NO的吸收，吸收液pH=3时具有最高的氧化吸收性能，同时提高吸收液的浓度会增强NO的脱除效果。NO的传质过程同时受气、液、膜三相阻力控制，传质阻力分析结果表明，可以通过增加气体流速减小气相阻力，增加吸收液浓度同时降低pH减小液相阻力。本研究在烟气脱硝领域具有良好的应用前景。

优质数据集是实现高炉铁水硅含量准确预报的基础。针对铁水硅含量数据记录不均衡，特别是部分样本周期内存在多个硅含量值且波动较大，难以与输入变量进行合理关联等难题，提出了一种基于k-means++聚类算法的铁水硅含量数据优选方法。该方法首先利用k-means++的快速聚类能力，将样本分簇，用以表征不同的炉况；其次统计各簇硅含量频数直方图，由此确定高频区间；最后以高频区间为标准，遴选与样本关联的最佳硅含量值。以某钢铁厂2650 m³的高炉为例，分别建立基于多层感知器和LSTM的深度学习模型进行预测，结果表明，该优选方法处理的数据与传统均值法相比，均方误差可减少0.003，命中率提高10%以上，对铁水硅含量数据的预处理具有较好的指导意义。

水蒸气为实际气体，研究水蒸气润滑干气密封的启动过程，对汽轮机密封的启动、运行有重要意义。选用GW模型，由实验确定接触模型参数。经实验确定的接触模型参数为：微凸体曲率半径R=3.7310 μm，微凸体面积密度η=0.1458 μm^-2。在开启过程中，随着转速增加，气膜承载力持续增加，闭合力保持不变，接触力迅速减小至零。当转速达到一定值时，气膜承载力与闭合力相等，此时，密封端面完全脱开。以微凸体曲率半径R为变量时，R增大，接触力增加、气膜承载力减小；以微凸体面积密度η为变量时，η增加，接触力增加、气膜承载力减小。将本文接触模型数据和Etsion等的模型数据对比，分析接触模型参数对开启性能的影响。发现依据本文接触模型数据计算的接触力稍小、开启力稍大、槽根压力稍大，在低转速时，泄漏率稍小、开漏比稍大。

以超临界二氧化碳干气密封为研究对象，分别以维里方程、Lucas方程描述二氧化碳真实气体效应、黏度的变化，在考虑阻塞流效应的同时，采用有限差分法对考虑离心惯性力效应的Reynolds方程与能量控制方程进行耦合求解，分析讨论了工况参数与槽形结构参数对其相态分布规律与密封性能的影响。研究表明：S-CO₂从密封端面进口至出口的流动过程中，如果工况参数设置合理，将由超临界态逐渐转变为气态，并不会出现液态；较低的进口压力、进口温度以及转速，均会容易导致潜在的凝结流动发生；相比于工况参数对相态分布的影响，槽形参数对相态分布的影响较小，近乎可以忽略；开启力除了随进口温度的升高而减小外，均随进口压力、转速、槽深、螺旋角的增大而增大；泄漏率随进口温度和转速的增大而减小，但其随进口压力、槽深、螺旋角的增大而增大。这些结果为进一步研究超临界二氧化碳干气密封提供了一定的支撑。

针对在高太阳辐射地区，柴油车驾驶室内使用车载空调会增加车辆发动机的耗油量、降低柴油车经济效益的问题，搭建了一套由发动机尾气余热驱动的吸附式车载空调系统。系统由填充有氯化钙/氯化锰/硫化膨胀石墨复合吸附剂的吸附床、蒸发器、冷凝器、储液罐和阀门组成，使用氨作为制冷剂，利用车辆在行驶时接触到的自然风为吸附床冷却，在发动机尾气余热的驱动下，为驾驶室内提供连续的制冷效果。结合仿真和实验测试，对所设计系统的制冷性能进行了分析，仿真结果表明，系统最优循环时间为45 min，系统的理论平均制冷功率可达3.5 kW以上，系统COP处于0.2~0.25之间。实验结果表明，在230℃的尾气温度条件下，系统能产生3 kW的平均制冷量。在40℃环境温度条件下，系统在蒸发器进出口处的平均温差为6.5℃，平均制冷量为3.2 kW。

白云石是一种广泛应用的冶金、建材和化工原料。针对白云石煅烧过程中CO₂排放严重等问题，构建了基于CO₂循环载热与资源化回收的白云石低碳煅烧竖窑新工艺。通过白云石（CaCO₃·MgCO₃）煅烧过程的Gibbs自由能变计算，发现提高煅烧温度（50~100 K）可有效克服CO₂对反应的抑制作用；通过纯CO₂环境中CaCO₃分解过程的热重实验分析，验证了CO₂循环煅烧白云石煅烧的可行性；通过化学反应动力学计算，解析了全CO₂组分环境下CO₂压力对CaCO₃·MgCO₃高温分解过程的影响，并发现提高CO₂压力可促进气固传热，从而提升分解速率和改善矿料分解均匀性；对CO₂循环煅烧工艺系统能-质平衡计算表明：该工艺理论能耗仅为140 kg/(t 煅白)，且煅烧过程的CO₂排放降低70%以上，环境效益显著。

随着锂离子电池的广泛应用，电池以更大功率、更高倍率运行的需求日益迫切，探索锂离子电池大电流运行时的电-热行为及内部关键参数演化十分必要。建立了锂离子电池的电化学-热（ECT）模型和电池材料的热滥用模型，模拟了方形单层LiCoO₂/C电芯在不同放电电流下的电-热行为，对比分析了电池分别以1C和14C倍率放电时电池内部关键电化学参数的演化过程。结果表明：随着放电电流增加，电池内部积聚的热量会引发材料的放热反应，有引发电池热失控的可能性；大电流放电过程电解液中锂离子浓度、输运电流密度、过电势、电解质电势和固相颗粒表面的锂离子浓度波动较大，在电池内部相关区域形成了明显的浓度差、密度差和电势差。

为探究出有效的硝化细菌规模化快速富集方法，使用工业级生物反应器完成了硝化细菌的快速富集培养。从数据结果和高通量结果确定24~27 d为最佳经济取泥期，污泥浓度3000~4000 mg·L^-1为最佳细菌增长控制浓度，稳定运行阶段单日产泥量为0.3 kg·(m³·d) ^-1。对比和分析活性污泥及整个培养过程中污泥群落在不同水平上的变化，发现较短时间即可实现功能菌筛选及产出。证明了该工业级生物反应器对硝化细菌规模化快速富集培养并稳定产泥方法的可行性。为包埋固定化技术实现规模化应用在菌源制备方面提供了技术路线。通过硝化细菌培养实验探究，优化了培养周期，解析了菌群演变规律。

化妆品原料生产过程中产生的废水水质成分复杂、有机物含量高、难降解，利用混凝工艺处理该废水能够减缓生化处理单元的负担，提高污水处理效率。为揭示无机高分子混凝剂混凝过程中污染物的去除机制和污泥性质的变化，考察了不同的絮凝剂聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝铁（PAFC）和助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）投加浓度对污染物去除率和污泥性质的影响。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线能谱（EDX）、扫描电镜（SEM）、热重分析仪（TGA）分析污泥絮体官能团、表面形貌、元素组成和热稳定性的变化，采用三维荧光光谱（3D-EEM）和超滤技术分析出水中有机物分子量的分布规律和有机物成分的变化，优化最佳混凝工艺运行条件。结果表明：进水中的天然有机物（NOM）荧光强度高，有机物分子量主要分布在>100×10³和<3×10³区间，其所占比例分别为22.89%和50.57%。当进水COD为6700~7500 mg/L时，在助凝剂PAM投加浓度为0.03 g/L，PAC、PFS和PAFC投加浓度分别为2.8 g/L、2.8 g/L和3.0 g/L的条件下，COD去除率分别为87.20%、79.89%和83.74%，出水浊度分别为2.54 NTU、9.3 NTU和5.51 NTU，NOM荧光强度大大减弱。其中，PAC+PAM对废水中有机物去除效果最好，出水有机物分子量主要分布在(10~30)×10³和<3×10³范围内，其所占比例分别为31.84%和25.92%，形成的混凝污泥具有较好的热稳定性，污泥表面蓬松,呈多孔网状结构。混凝工艺可吸附脂类大分子物质，提高了高浓度化妆品原料生产废水的可生化性。

针对石灰石-石膏法烟气脱硫建立脱硫塔的化学机理模型，对塔内烟气脱硫的化学过程进行动态模拟与仿真。基于脱硫塔内物料平衡和化学平衡，将模型描述为微分方程，并通过计算软件求解。基于某电厂脱硫系统实际运行数据，预测一定时间内脱硫系统各项指标的变化，如pH、脱硫率等，以及一些重要化学物质的轴向空间分布情况，如H⁺、SO₂。根据计算结果，分析pH对脱硫率的影响规律，探究和寻找运行参数的边界条件。研究结果对实际脱硫塔的设计和运行提出了优化建议，比如在烟气入口处加强防腐措施，控制浆液pH在4.2~5.3。

印染废水的成分复杂、色度高、毒性强，通过分析E.coli（大肠杆菌）的形态、抗氧化酶和生物标志物，研究铁碳微电解工艺处理前后印染废水生物毒性的变化。结果表明：E.coli在进水中呈破碎状态，而在铁碳微电解工艺出水中的E.coli大部分为正常形态；与进水的抗氧化酶系统相比，出水组中的丙二醛（MDA）、谷胱甘肽（GSH）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和总抗氧化能力（T-AOC）分别降低了80.85%、53.73%、67.74%、44.90%和43.38%，铁碳微电解工艺处理后的印染废水E.coli的抗氧化能力接近正常水平。进水和出水的葡萄糖消耗量抑制率分别为85%和47%；与进水的生物标志物相比，出水中热值升高21.95%，内源荧光蛋白升高112.96%，核酸含量降低44.04%。铁碳微电解工艺具有降低实际印染废水生物毒性的作用。

为进一步理解有机溶剂对木质素的提取率以及结构的影响，系统地研究了6种有机醇溶剂（甲醇、乙醇、正丙醇、乙二醇、1,3-丙二醇和1,4-丁二醇）在提取过程中溶剂极性等特性对木质素收率的影响；同时采用SEM（扫描电镜）、GPC（凝胶渗透色谱仪）、NMR等方法进一步探讨了不同醇溶剂对木质素形貌、分子量与官能团等的影响。结果表明，在所研究的6种有机醇溶剂中，极性、碳链长度与羟基数目对木质素收率、形貌、分子量、官能团等具有显著的影响；羟基数相同时，碳链越长、极性越弱，木质素的收率越高，重均分子量相对越大；一元醇溶剂体系提取的木质素中C、H元素的含量随着碳链长度的增长而降低，而二元醇体系中提取的木质素中C、H元素的含量呈相反的变化趋势；同等碳数的有机醇溶剂随羟基数增多，木质素的收率降低，重均分子量也相应减小。

以采用泡沫铜电极的热再生氨电池（thermally regenerative ammonia-based battery，TRAB）为研究对象，建立了多孔介质内物质传输与电化学反应耦合的稳态模型，计算获得了电池性能及多孔电极内物质传输特性，并研究了电解质浓度和电极孔隙率对电池性能的影响。研究结果表明，从主流区界面到多孔电极内部，阳极氨和阴极铜离子浓度逐渐降低，存在一定的浓度梯度，而且随着反应电流的增大，浓度梯度明显增大。在一定的范围内分别增大阳极氨浓度和阴极铜离子浓度，从主流区向多孔电极内物质传输增强，电池性能均能不断提升；随着硫酸铵浓度的增大，电解质电导率增大，电池性能逐渐提升，但增幅逐渐减小。此外，多孔电极孔隙率也会影响电池性能，本研究中TRAB在电极孔隙率为0.6时获得最高的最大功率(15.3 mW)。

为研究在线电解氨水为氢燃料电池供氢的可行性，采用电化学共沉积法，在不同沉积条件下制备了Pt-Ir催化电极，用循环伏安法（CV）与计时安培法（I-t）结合电镜、XPS和XRD结构分析，研究了电极对氨水的电解催化性能。结果表明，沉积电位影响了合金催化剂的组成、晶型、晶粒尺寸等，从而进一步影响了电极在氨催化过程中的性能。当沉积电位固定，电极上的催化剂负载量、氨水电解过程中催化剂的形貌、结构、组成基本稳定。其中，-0.05 V（vs. SCE）沉积电位下制备的催化剂在氨的电解催化过程中持续性和稳定性好，催化剂的负载量和过电位也最低。利用电化学上电解氨和生成水电位上的差异，将氨电解为燃料电池供氢，在低电流密度下(<10 mA/cm²)燃料电池为氨电解池提供能量的同时仍然有40%以上的额外功率用于其他负载。

为高效利用沼气资源并减轻环境污染，构建了基于沼气机驱动的风冷热泵能源综合利用实验装置，重点研究了蒸发温度、冷却水量、沼气机转速等参数对系统性能的影响。实验测试结果表明：冷凝器总负荷随蒸发温度及冷却水量的增加而增大，但增幅较小；回收的沼气机余热随蒸发温度的升高而降低，但降幅较小，通过增大冷却水量可以提高沼气机余热的回收率，同时也增大了系统总供热量；冷却水量对系统性能系数（COP）的影响不具有单调性，在同一工况下，存在一个最佳冷却水量；冷却水量对系统一次能源利用率（PER）的影响幅度不同，冷却水量大时，PER的增幅反而较小。实验工况下，系统COP最高可达5.15，PER最高可达1.68。

利用毛细管共挤出技术结合静电吸附和仿生硅化的方法，制备了海藻酸钙-壳聚糖/精蛋白/二氧化硅(ACPSi)复合微胶囊。ACPSi复合微胶囊的平均粒径约3.18 mm，单分散性好，囊壁最外层的二氧化硅层可抑制其在肠液pH环境中的溶胀，增强囊的机械稳定性。将羟丙甲基纤维素邻苯二甲酸酯(HPMCP)肠溶微球作为释药“微阀门”，嵌入囊壁可以更好地控制微胶囊的释药行为。以吲哚美辛为模型药物，当药物浓度为22.5 mg/ml时，ACPSi载药微胶囊在pH 2.5模拟胃液中3 h时累计释药率仅为0.33%，而转移至pH 6.8模拟肠液中19 h时累计释药率为77.78%；囊壁嵌入HPMCP微球后，22 h时累计释药率可提高约4%。因此，该复合微胶囊具有良好的肠靶向作用和控释特性，作为口服肠靶向缓控释制剂具有良好的应用前景。

为了实现低能耗且高效分离乙酸乙酯中的低含量水分，选用亲水型纳米ZSM-5沸石分子筛材料作为改性剂，填充到聚乙烯醇(PVA)聚合物中制备PVA/ZSM-5混合基质膜(MMMs)。采用SEM、FTIR、XRD、TGA和接触角测量仪等对膜材料的形态、物化性质进行表征分析，并考察膜材料在不同溶液中的溶胀行为以及通过单因素实验探究填料含量、进料温度、进料浓度对渗透汽化分离乙酸乙酯和水混合物的性能的影响。结果表明，ZSM-5与PVA结合紧密且分散均匀，除了ZSM-5固有的亲水性外，ZSM-5还与PVA分子之间存在氢键相互作用，但两者之间并没有发生化学作用。随着进料浓度的增加，渗透通量增大，而分离因子呈减小趋势；随着进料温度升高，渗透通量和分离因子均增大；随着ZSM-5填充量的增加，渗透通量和分离因子均先增大后减小。当ZSM-5填充量为6%(质量)时，渗透通量和分离因子达到最大值，分别为1231 g/(m²·h)和6072，相比纯PVA膜分离指数(PSI)提高了2.9倍。新设计的PVA/ZSM-5混合基质膜(MMMs)可在工业水平上用于乙酸乙酯及其他类似化合物的脱水。

为了提高疏水性农药的水分散性，利用氨基-酰胺类两亲分子和多元羧酸通过氢键作用自组装形成一种智能超两亲分子水凝胶，在较低浓度[5.8%(质量)]下即可形成稳定的缠绕交联三维网状结构。通过DSC、FTIR、¹H NMR、SEM、DLS、黏度测试等表征手段对比了氨基-酰胺与两种多元羧酸形成的超分子的性能和结构，发现两种超分子凝胶具有不同的刺激响应相行为及表观形貌，如氨基-酰胺/柠檬酸超分子具有热响应溶胶-凝胶可逆转换相行为，凝胶态可在70~80℃获得，临界凝胶化温度为76℃，冻干凝胶呈球状缠绕结构；氨基-酰胺/马来酸超分子具有pH诱导溶胶-凝胶可逆转换行为，pH在7~8之间可形成水凝胶态，冻干凝胶呈柱状囊泡结构。氨基-酰胺/柠檬酸超分子对农药的包封率略高于氨基-酰胺/马来酸，三元羧酸与氨基-酰胺形成的超分子与二元羧酸相比，从结构和电荷的角度，更有利于实现农药的智能缓释效果。

利用1例蓝色荧光的富电子金属有机骨架LMOF-a实现对有机农药百菌清、除草醚、氟乐灵及2,6-二氯-4-硝基苯胺快速、高效的发光检测。光谱分析及密度泛函理论计算表明，LMOF-a对除草醚的检测机理为电荷转移机理，而对百菌清、氟乐灵及2,6-二氯-4-硝基苯胺的检测机理同时包含电荷转移机理及荧光共振能量转移机理。经Stern-Volmer方程拟合检测数据，LMOF-a对2,6-二氯-4-硝基苯胺具有最高的检测效率，K_SV值达(4.778±0.590) L/mmol，检测限低至0.014 mmol/L。研究为开发快速、高效的有机农药检测技术提供理论参考及技术支持。

综合考虑受灾人员的应急疏散行为与泄漏气体积聚状态的时空变化，结合剂量响应模型提出海洋平台硫化氢泄漏中毒后果动态评估方法。应用所提出的方法对假想的海洋平台硫化氢泄漏事故后果进行评估，事故场景中考虑紧急关断系统（ESD）与放空系统对泄漏速率的影响，结合应急响应时序建立应急撤离时间模型。将基于动态评估方法得出的结果与基于静态评估方法、半动态评估方法得出的结果进行对比。基于静态评估方法、半动态评估方法与动态评估方法所得作业人员硫化氢吸入剂量分别为1.062×10⁵、7.230×10⁴和6.020×10⁴，对应的死亡率分别为5.396×10^-2、2.848×10^-3和4.571×10^-4。对比结果表明所提出的动态评估方法更细致地考虑了事故场景中的动态因素，能有效提高事故后果预测的准确度。。