随着锂离子电池在电动汽车、便携式电子设备、电动工具及电网储能中的用量持续增加，锂资源需求量快速增长。我国盐湖集中分布在青藏高原地区，青海盐湖普遍具有高镁锂比、低锂含量的特征。高镁锂比盐湖提锂是世界性难题。本文综述了高镁锂比盐湖卤水镁锂分离与锂提取技术的最新研究进展，包括萃取法、吸附法、反应/分离耦合技术、膜法和电化学法。从各技术原理、特点、性能等方面分析了各方法特征和适用性。在现有技术中，吸附法更适合高镁锂比卤水；萃取法可用于锂浓度较低的卤水；新发展的反应/分离耦合技术能实现高效提锂与镁锂资源综合利用；以纳滤、电渗析、双极膜为代表的膜法具有能耗较低和模块化的优点；电化学法具有装置简单的优势，但仍需进一步优化系统。我国盐湖锂资源提取需提高总收率，提升提锂后资源综合利用程度，发展锂产品高值化、多元化利用途径，加强盐湖提锂的工程化技术研究，突破并掌握核心技术与装备，实现盐湖资源高效、综合、可持续利用的目标。

青海盐湖镁资源丰富，但长期未得到综合利用，造成镁资源严重浪费，同时影响了盐湖钾、锂等资源的开发。开展盐湖镁资源多品种、大规模高值利用，对于促进盐湖资源的综合开发具有重要意义。镁基插层结构功能材料是一类新型层状功能材料，通过对其微观结构、介观形貌和宏观性能等进行调控，已作为PVC热稳定剂、紫外阻隔材料及高效抑烟剂等被广泛应用于橡塑助剂、道路建设及高分子材料抑烟等领域。北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室围绕盐湖镁资源综合利用，开展了系统的插层结构设计与插层组装方法研究，突破了成核晶化隔离、原子经济反应等工程化关键技术，发展了多种镁基插层结构功能材料，并实现了大规模应用，为盐湖镁资源高值利用提供了新思路。

我国盐湖镁资源丰富，合理利用镁资源制备高性能、高附加值的功能性材料，是镁资源可持续性开发与利用的重要导向标。镁基水滑石是指层板结构包含镁的二元、三元或多元水滑石，具有层板金属元素呈原子级分散、层板组成比例可调、插层阴离子可交换、结构拓扑转变以及记忆效应等结构特点，其在现代石油化工、煤化工、精细化工以及环境净化等领域具有广阔的应用前景。本文重点综述近几年基于镁基水滑石催化材料的研究进展，并总结其结构调控规律，为后续镁基水滑石催化材料的应用提供借鉴。

近年来，随着新能源汽车和电子类产品的快速发展，锂及其化合物得到广泛应用，使得全球对锂资源需求量剧增，锂资源的开发利用也越来越受重视。因盐湖卤水中含有大量锂资源，近年来盐湖卤水选择性提锂成为研究热点和主要途径。盐湖提锂的多种技术方法中，电化学提锂具有高效节能、安全环保等优势而备受关注。本文对近年来国内外电化学方法提锂的研究工作进行了综述，包括工作电极和对电极的研究进展以及不同电化学提锂体系的构建等。另外，还对电化学方法提锂未来的发展方向给出了建议和展望。

金属氧化物作为一类重要工业催化剂，广泛应用于合成氨工业、能源化工、精细化工等重要的工业生产过程。金属氧化物的形貌对其性能有重要的影响，具有特定形貌的金属氧化物催化剂因其结构上的优势，使其在许多方面表现出不同于常规块体材料的独特性能，成为当前材料科学领域的研究热点。本文总结了不同形貌的金属氧化物的制备方法、生长机制及其结构特性，聚焦于金属氧化物在氧化反应、加氢反应以及蒸汽重整反应中的最新研究进展。最后，进一步讨论了金属氧化物催化剂未来的发展趋势以及面临的挑战，并提出了解决这些问题的有效方案。

有机-无机复合材料因其优异的性能广泛应用于多个行业及领域，无机相分散度是决定复合材料质量、保证产品性能发挥的重要因素。因此，对复合材料中无机相分散度的有效评价是构筑高品质复合材料的关键步骤。本文介绍了有机-无机复合材料中无机相分散度的传统表征方法及亟待解决的问题。针对这些问题，综述了三维荧光成像法对有机-无机复合材料中无机相分散度的可视化评价研究进展：通过前染修饰、后染定位两种染色技术实现对无机相的染色识别；基于三维成像技术对复合材料中无机相进行定位及微观形貌分析；对无机相在介观尺度、三维空间的分散度进行定性及定量分析。该方法不仅适用于对复合材料制备工艺的筛选，也可用于对成品材料的现场无损分析。最后总结并展望了复合材料结构可视化的未来研究方向。

盐湖卤水提锂已逐渐成为我国锂及锂产品的生产途径之一，而我国盐湖卤水高镁锂比的特点导致锂离子提取难度大。传统溶剂萃取提锂过程中需使用大量协萃剂和高浓度酸，产品纯度低、危险度高。设计合成了一种具有溶剂极性响应性分子结构“异构互变”的丁基-环四联吡啶提锂分子，实现极性条件下“络合”锂，非极性条件下“释放”锂。核磁共振氢谱和高分辨质谱证实了目标分子结构的准确性，通过对比Li⁺和Mg²⁺存在时目标分子的光谱性质表明丁基-环四联吡啶分子对锂离子具有较强的选择性。此外，支撑液膜的离子跨膜传输结果进一步表明，丁基-环四联吡啶分子在不同极性溶剂条件下可以实现对锂离子的高选择性提取。

盐湖老卤中镁资源储量丰富，现阶段的初级利用形式主要是提取结晶氯化镁。为提高过程效益，提出了兑卤及变温直接分离高纯结晶硫酸镁的方案，并分别考察MgSO₄饱和卤水、MgSO₄-NaCl共饱和卤水、MgSO₄-NaCl-MgCl₂共饱和卤水在非平衡动态降温过程中硫酸镁晶体微观形貌的变化以及降温速率对晶体形貌的影响。结果表明，MgSO₄饱和卤水非平衡动态降温过程中晶体形成的速率与降温速率有关，在-1.02℃/min的降温速率下，MgSO₄饱和卤水降温30 min后即可形成径向约1300 μm的MgSO₄·7H₂O晶体；但是，当卤水中存在NaCl时，最终的晶体形式为MgSO₄·6H₂O，且多为不规则的块状；卤水中的MgCl₂能促使晶体形成棱柱状的MgSO₄·6H₂O。在NaCl和MgCl₂的作用下，MgSO₄-NaCl-MgCl₂共饱和卤水降温15 h后可以析出完整晶型的高纯结晶硫酸镁。

以氯化镁、氢氧化钠和硫酸镁为原料，采用溶胶-凝胶-水热法制备了碱式硫酸镁（MHSH-512）晶须，研究了前驱物Mg(OH)₂、Mg²⁺和\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}的浓度和杂质离子Cl^-对MHSH-512晶须的生长机制和微观形貌的影响。研究表明，溶胶-凝胶法得到的Mg(OH)₂在水热条件下的溶解再结晶过程中易形成结构单元[Mg(OH)₆]^4-。当c(Mg²⁺)/ c(\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-})为3时，几乎全部的[Mg(OH)₆]^4-可与\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}形成晶核，并以b轴为主轴生长为MHSH-512一维晶须。大量Cl^-的存在可能阻碍OH^-与Mg²⁺相互作用，延缓[Mg(OH)₆]^4-生成，同时与\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}在[Mg(OH)₆]^4-表面发生竞争吸附，导致晶须生长滞后，但对晶须的最终形貌和分散性没有实质影响。190℃下水热反应10 h制得的MHSH-512晶须结晶度高、长径比大（150～200）、表面光滑且分散性好，易于实现工业化生产，为青海盐湖镁资源的高值化利用提供了一条有效途径。

针对青海盐湖地区弃置堆积的水氯镁石难以规模化消纳问题，制备了碱式硫酸镁（BMS）水泥基多孔吸声材料，研究了原料硫酸镁、引气剂十四烷基甜菜碱（C₁₄BE）和矿物掺合料粉煤灰（FA）等对材料的微观孔结构和性能的影响。结果表明，硫酸镁和C₁₄BE的浓度对溶液的起泡性能和泡沫稳定性影响显著，当二者浓度分别为2.4 mol/L（水灰比为1.1）和9.8 mmol/L时，所制得的BMS多孔材料的孔径大、开孔率高，抗压强度为2.0 MPa，降噪系数（NRC）可达0.70；FA掺杂使材料的孔壁增厚、力学性能提升，同时开孔率下降、吸声性能降低，但即使FA掺量增至40%，其NRC值仍然可达0.51。BMS多孔吸声材料的研制不仅为噪声控制领域提供了一种新型无机非金属材料，而且为盐湖镁资源的有效利用提供了一条新途径。

我国察尔汗盐湖卤水中蕴含丰富的锂资源，但总体品位较低，具有锂浓度低、镁锂比高的特点，导致开发难度很大。吸附法是针对高镁锂比卤水进行提锂的有效方法，其中铝系锂吸附剂具有洗脱无溶损的优势，目前已在盐湖提锂工业中应用。分别对两种工业化铝系锂吸附剂A、B以及实验室自制吸附剂C进行了系统化表征与吸附性能评价。实验结果显示三种成型吸附剂的有效成分均是锂铝层状氢氧化物，在静态吸附条件下，25℃时吸附剂A、B、C对察尔汗老卤中锂的吸附量分别为2.23、0.45、4.90 mg·g^-1，吸附动力学均符合拟二级动力学方程，不同温度下吸附等温线拟合结果表明Sips三参数模型能够准确描述三种吸附剂的吸附过程。

稀有金属铷和铯是重要战略资源，盐湖卤水中含有一定量铷和铯。因其组成与碱性介质的复杂性，铷铯的分离与回收极富挑战性，尚未有效解决。本文基于固定化与真空活化灌注技术将超分子衍生物杯[4]双冠6（BC6）和杯[4]双冠5（BC5）负载于高分子介孔载体XAD-7孔道中，制备与表征了新型超分子识别材料BC6/XAD-7和BC5/XAD-7。研究了水相pH和温度变化对BC6/XAD-7和BC5/XAD-7吸附典型碱金属和碱土金属离子性能的影响，考察了BC6/XAD-7和BC5/XAD-7随接触时间变化吸附铷和铯动力学行为，获得了最佳吸附条件，明确了提取钾后余液中以超分子识别材料吸附分离铯和铷的技术可行性，提出了有效吸附分离铯和铷的CREC技术流程，为应用新型超分子识别材料于盐湖卤水中吸附分离铯和铷提供理论与实验依据。

为寻求太阳能热利用高温传热储热材料，以盐湖资源为原料，提出分支/分区相图计算方法，设计NaCl-CaCl₂-KCl和KCl-CaCl₂-MgCl₂熔盐传热储热材料。基于正规溶液模型，以不同分支不同相互作用系数，计算了5个边界体系相图，实现用正规溶液模型计算含化合物体系复杂相图。含化合物KCl-CaCl₂和KCl-MgCl₂体系及3个不含化合物二元体系的计算相图与实验相图十分吻合。以分区域方法计算三元体系相图，预测出5个低共熔点来指导熔盐制备。采用差示扫描量热法测试并验证熔盐最低共熔点，确定其工作温度下限；以质量损失实验，确定其工作温度上限。结果表明，钠钾钙和钾镁钙氯化物熔盐能在550~850℃和480~700℃内稳定运行，可用作高温传热储热流体。

采用成核-晶化隔离法制备LiAl-CO₃-LDHs晶核，在LDHs晶核晶化的过程中引入葡萄糖分子作为碳源，构筑组成和结构可调的LDHs/C型杂化复合前体。通过高温处理，实现前体的结构拓扑转变及无定形碳组分的去除，得到高比表面积的LiAl复合金属氧化物型固体碱催化剂。采用XRD、FT-IR、BET、TEM、SEM、CO₂-TPD等表征手段对催化剂的组成、结构、织构性能、表面碱性进行了详细研究，并以苯甲醛和氰基乙酸乙酯间的Knoevenagel缩合反应为探针反应系统地研究了催化剂的碱催化性能。研究结果表明，LDHs/C杂化前体制备过程中葡萄糖与金属离子的摩尔比、水热晶化温度以及焙烧温度是影响催化剂活性的主要因素，晶化温度和焙烧温度的提升不利于碱性位的充分暴露。在150℃的水热晶化温度下，葡萄糖与Al³⁺的摩尔比为3时的杂化复合前体经500℃焙烧得到的LiAl-MMO-150-3-500固体催化剂比表面积高达229 m²·g^-1，苯酚吸附测得催化剂的总碱量为855 μmol·g^-1，对苯甲醛的转化率高达88.21%。

采用共沉淀-离子交换法制备了十二烷基硫酸根（SDS）插层镁铝水滑石（SDS-LDH），然后借助水滑石层间客体分子间作用力将光稳定剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV-531）中性分子引入镁铝水滑石层间，构筑了共插层结构镁铝水滑石光稳定剂UV-SDS-LDH。采用XRD、FT-IR、UV-Vis和SEM等表征手段对其晶相结构、组成、紫外吸收性能和形貌进行表征。研究发现，UV-SDS-LDH形成了共插层结构，具有强的紫外吸收能力；插层组装大幅度提高了UV-531的耐迁移性，使其迁移率由83%降低至50.5%。由于其特殊的结构和组成，UV-SDS-LDH明显增强了聚丙烯（PP）的热稳定性和耐光老化性能，使PP 50%失重温度由411℃提高到441℃，光老化指数由65.9×10^-3减小至23.9×10^-3，在PP领域具有潜在的应用价值。该研究为新型水滑石基功能材料的构筑和盐湖镁资源的利用提供了新思路。

电化学脱嵌法盐湖提锂技术具有选择性好、提取率高、环境友好等优点，但提锂速度慢、效率较低。通过对提锂过程进行动力学研究来探明其控制步骤，为该方法的优化提供理论指导。通过系统研究槽电压、反应温度、锂浓度以及涂覆密度等因素对锂提取速率的影响规律，采用收缩核模型进行了动力学拟合分析。相较于其他因素，槽电压对提锂速率的影响显著，提锂反应速控步骤随着槽电压的升高呈现出由化学反应控制到内扩散控制（溶液向电极内部的传质为反应限制步骤）的转变。高槽电压（0.1 V）时，计算所得反应表观活化能为18.9 kJ/mol，锂浓度反应级数为 0.382，涂覆密度的依赖系数为-1.46。建立了提锂反应动力学方程。

因兼顾成本低、安全性能好及体积能量密度高（3832 A·h·L^-1）等优点，镁金属二次电池受到了广泛关注。但是，镁负极的实际应用仍然受限于电解液活性物种溶剂化结构的认识不足。目前，镁基电解液主要分为醚类溶剂的格氏试剂电解液、氯化镁铝络合物（MACC）电解液和Mg（TFSI）₂基电解液等。其中，镁离子-氯离子的配位结构对镁电池正常运行起到了关键作用，主要突出在降低沉积过电位、增强镁沉积动力学和提高沉积镁可逆性等方面。以氯离子在体相电解液中和在电极界面上与镁之间的相互作用为切入点，分析了镁基电解液的前期开发路线及设计理念，并对镁二次电池的未来发展进行了总结和展望。

纳滤作为一种新兴的膜分离技术，在高镁锂比盐湖卤水镁、锂分离领域具有非常好的应用前景。研究了不同镁锂比、原料液循环流量对镁锂分离过程的影响，并对膜分离过程中的分离机理进行分析。结果表明原料液镁锂比对膜通量影响较小，镁、锂离子截留率及镁锂分离效果均随原料液镁锂比的增加而降低。当原料液循环流量为225 L/h时，镁离子截留率为95%，锂离子截留率为-66%，透过液镁锂比降低至1.2。膜分离传质机理研究表明，镁离子在分离过程中受到较强的介电排斥效应与尺寸筛分效应。纳滤技术能够有效降低高镁锂比盐湖卤水的镁锂比，为后续高纯锂盐的制备提供基础。

采用等温溶解法和浊点法研究了288.2、298.2、308.2 K下三元体系CsCl-PEG8000-H₂O的相平衡关系，采用经验方程分别对双液线和结线数据进行了拟合，绘制了完整相图。研究发现CsCl-PEG8000-H₂O体系在288.2、298.2、308.2 K下同时存在固液平衡与液液平衡关系，其完整相图均由不饱和液相区（L）、两个一液一固区（L+S）、双液相区（2L）、两液一固区（2L+S）和两固一液区（2S+L）构成；随着温度升高，不饱和液相区（L）、双液相区（2L）、一液一固区（L+S）、两液一固区（2L+S）均增大，两固一液区（2S+L）减小。对比288.2、298.2、308.2 K下三元体系CsCl-PEG1000/4000/6000/8000-H₂O完整相图，结果表明：288.2、298.2 K时，仅CsCl-PEG1000-H₂O体系存在固液平衡关系，CsCl-PEG4000/6000/8000-H₂O体系同时存在固液和液液平衡关系；308.2 K时，CsCl-PEG1000/4000/6000/8000-H₂O体系同时存在固液和液液平衡关系；双液相区（2L）随聚乙二醇分子量增大而增大。

将Si引入冠醚有希望大幅度提升其对阳离子的络合能力，但其中的调控机理尚不清晰。基于量子化学密度泛函理论计算，以12-冠-4、1，1-2甲基-1-硅杂12-冠-4、1，1，2，2-4甲基-1，2-2硅杂12-冠-4、1，1，2，2，4，4，5，5-8甲基-1，2，4，5-4硅杂12-冠-4和1，1，2，2，7，7，8，8-8甲基-1，2，7，8-4硅杂12-冠-4络合Li⁺为计算模型，探究了冠醚与Li⁺之间的相互作用机理。结果表明，由于O—Li⁺配位键的键长增加，掺杂Si的数量为2和4的Si杂12-冠-4对Li⁺的共价相互作用略弱，但静电相互作用和色散相互作用更强、Pauli排斥作用更小，最终导致所有Si杂12-冠-4对Li⁺的络合能力都比12-冠-4更强。上述有利因素源于Si—O键中Si的电子显著向O极化，同时，Si杂12-冠-4中—SiMe₂—SiMe₂—和—CH₂—SiMe₂—单元远离Li⁺，有效避免了Si—Li⁺之间的静电排斥。揭示的冠醚-Li⁺相互作用机理将为未来设计与合成杂原子冠醚提供理论指导。

采用等温溶解法测定了三元体系CaCl₂-H₃BO₃-H₂O在298.15 K的溶解度和液相的折射率，该三元体系为简单共饱型，有1个共饱点，2条溶解度曲线和2个单盐结晶区，分别为CaCl₂·6H₂O和H₃BO₃。结合本文测定和文献中的溶解度数据，拟合了五元体系HCl-NaCl-CaCl₂-H₃BO₃-H₂O中含H₃BO₃的Pitzer参数，结合固相的溶解平衡常数，构建了该五元体系的Pitzer模型，并计算了该五元体系及其子体系的溶解度。根据Pitzer模型和计算相图，对氯化钠、氯化钙共存卤水中硼酸的分离进行了计算，获得了分离过程中的析盐顺序和卤水组成的变化规律。计算结果表明酸性条件下更容易实现H₃BO₃的分离。

采用等温溶解平衡法，开展四元体系Li⁺， Mg²⁺//Cl^-， borate–H₂O固液相平衡与相图研究，测定平衡溶液的液相组成、密度、折射率和pH。该四元体系相图中存在的盐类矿物为：LiCl·H₂O、Li₂B₄O₇·3H₂O、 MgCl₂·6H₂O、Mg₂B₆O₁₁·15H₂O和锂光卤石LiCl·MgCl₂·7H₂O，其中锂光卤石LiCl·MgCl₂·7H₂O是异成分复盐，溶液中MgCl₂存在下章氏硼镁石（MgB₄O₇·9H₂O）不稳定，转化为多水硼镁石（Mg₂B₆O₁₁·15H₂O）。多水硼镁石结晶区最大，表明镁硼酸盐易于结晶析出，而锂光卤石结晶区最小。采用Pitzer热力学模型对该四元体系的溶解度进行理论预测，计算相图与实验相图吻合较好。该四元体系的稳定相平衡与相图研究，可为含锂硼盐湖老卤中锂、镁、硼产品开发及其综合利用提供理论依据。

采用等温溶解平衡法研究了四元体系LiB₅O₈ + NaB₅O₈ + KB₅O₈ + H₂O在298.15 K下的相平衡。实验测定了该体系在298.15 K下的固液相平衡溶解度和物理性质（密度和折射率），基于实验溶解度绘制了四元体系的干盐相图、水图和物理性质组成图。在该四元体系的干基图中，有一个共饱点（LiB₅O₈·5H₂O + NaB₅O₈·5H₂O + KB₅O₈·4H₂O）、3条单变量溶解度曲线和3个单盐结晶区（LiB₅O₈·5H₂O、NaB₅O₈·5H₂O和KB₅O₈·4H₂O）。该体系在298.15 K下没有复盐和固溶体生成，属于简单四元水溶液体系。结合三元体系溶解度，拟合获得了3种碱金属五硼酸盐的单盐参数和三离子混合作用参数；应用Pitzer及其扩展的HW模型对溶解度进行预测，预测值与实验值吻合较好，表明获得的Pitzer参数可靠。研究结果可为碱金属五硼酸盐分离纯化提供理论基础。

针对本征反应速率为快速反应的多相催化过程，其宏观反应速率一般受限于相间传质速率。基于超重力技术良好的传质强化特征，以及超重力装备关键机械部件在高温高压条件下稳定运行的突破，超重力反应器应用于多相催化反应，逐步展现了反应过程强化的潜力。本文主要对近年来本中心研制的超重力多相催化反应器在气液、气固以及气液固体系的研究进行综述，并对超重力多相催化反应器的发展前景进行了展望。

全球人口持续增长使得肉、蛋和乳制品等生活品的需求大幅增加，同时也对传统动物饲料的供应带来了空前的挑战。微生物能够利用二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）等多种原料合成高蛋白含量的单细胞蛋白（single cell protein，SCP）以用于饲料或食品加工。生物转化CO₂和CH₄制备SCP不但可以扩展蛋白生产渠道和缓解各方面对蛋白的需求，而且也有望降低其生产成本，实现节能减排。从SCP合成及生产现状出发，探讨了好氧性甲烷菌和微藻利用温室气体的代谢路径、生物转化工艺、生物反应器设计的研究进展和未来应用前景，同时结合研究数据对生物转化温室气体制备SCP的经济可行性进行了初步评价和比较。

发展核能是我国可持续发展的重要举措，锂作为重要的能源战略金属，锂同位素（⁶Li、⁷Li）分离是核能开发必须解决的关键技术难题，受到国际及国内科学家的广泛关注。⁶Li、⁷Li具有完全相同的电子结构，两者具有几乎相同的化学性质，分离难度极大。本文简要回顾了20世纪60年代以来化学交换法分离锂同位素取得的进展，重点综述了同位素分离的理论研究以及近五年来锂同位素分离的新材料、新介质。针对目前冠醚在分离锂同位素过程中存在的冠醚分子易流失、Li⁺的分配系数低等问题对现有的研究和报道进行了总结，有望为锂同位素分离新材料和新体系的开发提供指导。

生物质作为唯一的可再生含碳资源，通过热化学液化可以实现其高附加值转化为燃料和化学品。木质纤维素多元醇液化产物富含活性羟基，具有可调变的羟值和黏度，在聚氨酯材料的生产中得到了广泛的应用。由于液化过程中同时存在缩聚、重排等副反应的发生，导致液化产物中含有醛、酮、酸、酯等羰基化合物，使用合适的催化剂对液化产物进行加氢提质是提高下游聚氨酯泡沫品质的必需步骤。为此，对木质纤维素多元醇液化工艺、液化动力学和液化机理等方面进行了总结，对液化产物的提质方法及工艺技术的选取进行了阐述，提出了“液化耦合提质”的新工艺，并对未来的研究重点及发展趋势提出了可行的建议。

镓被广泛应用于半导体、催化、医疗等多个领域。随着半导体行业的蓬勃发展，对镓需求量的日益增长促使人们寻找新的来源。从粉煤灰中回收镓不仅可以减少环境污染和资源浪费，还可以一定程度上缓解对镓资源日益增长的需求。综述了粉煤灰中镓的赋存形式、浸出工艺和镓提取分离方法的最新研究进展，重点介绍了溶剂萃取法和吸附法用于粉煤灰中镓资源回收的现状，总结了现有技术存在的问题，并对粉煤灰中镓资源的回收进行了展望，提出了粉煤灰中镓和其他伴生元素协同提取的资源化利用方向。

天然气水合物热分解过程是一个移动边界的Stefan相变问题。在单相连续水合物控制体的守恒积分热传导模型基础上，建立了考虑尖锐移动边界的天然气水合物热分解控制体的界面耦合Stefan能量守恒条件。利用Boltzmann相似变量求得了一半无限大天然气水合物热分解Stefan相变模型的Neumann解，对超越方程进行了单调性证明，确定了Stefan模型解的唯一性。通过实例分析验证了超越方程的单调性和Stefan模型解的唯一性，MATLAB编程实现了水合物体热分解相变过程温度、分解前缘规律性，参数敏感性拟合研究表明，随着温度的升高，λ（超越方程的解）和x_f（界面位置）逐渐增大，x_d（穿越深度）和t_d（穿透时间）逐渐减小。

研究新型制冷剂的热物理性质是制冷剂替代工作的基础。在新型环保HFO类制冷剂中，R1336mzz（E）因其与R245fa相似的热力学性质，在高温热泵和有机朗肯循环中有希望成为R245fa的替代制冷剂。采用旋转式毛细管黏度计，测量了278 ~ 333 K温度范围内R1336mzz（E）的液相黏度，并根据四种形式的液体黏度方程对实验数据进行拟合，得到R1336mzz（E）黏度与温度的关联式。结果表明，采用修正后的非线性Andrade关联式所关联的精度最高，其关联结果与实验结果之间平均绝对偏差（AAD）和最大绝对偏差（MAD）分别为0.170 %和0.311 %。基于R1336mzz（E）于高温热泵的应用前景，通过拟合所得的四种黏度关联式对实验数据进行至临界温度（403.37 K）的外推，根据误差分析，采用修正后的非线性Andrade关联式外推得到的数据最可靠，可作为R1336mzz（E）临界温度附近的黏度数据。研究工作可以为R1336mzz（E）的替代应用研究提供基础数据。

硅基复合材料是一种重要的烧蚀热防护材料，在综合考虑了碳-二氧化硅反应、碳的氧化、熔融二氧化硅的流失与蒸发等物理化学反应的基础上，建立了硅基复合材料的新型烧蚀分析模型。首先，利用质量守恒原理、化学平衡定律以及饱和蒸气压方程推导了包含碳-二氧化硅反应在内的壁面气体组分质量分数方程组，然后基于方程组的解计算出不同温度压力下，硅基复合材料烧蚀过程中碳与二氧化硅反应的量占碳消耗总量的比值，进而建立了包含碳-二氧化硅反应的硅基材料烧蚀的质量守恒和能量守恒模型。利用建立的模型计算了不同工况下材料的烧蚀速度，模拟结果与实验值吻合良好，与未考虑碳-二氧化硅反应的前人最新模型相比，平均误差可由10%减小至3%。最后，针对树脂含量对硅基复合材料烧蚀性能的影响进行了研究，结果表明树脂含量约0.5时烧蚀性能最佳。

微结构耦合浸润性调控是目前强化核态沸腾换热的主要手段，针对水工质在单晶硅微柱表面的核态沸腾过程，采用CFD-VOF三维数值模拟方法，对比研究时间及空间分别调控表面浸润性对沸腾气泡动力学、相界面形变及传热性能的影响。结果表明：亲水性增强使得气泡界面曲率增大、合力增强，促使气泡的脱离；空间调控主要表现为增大气泡体积，时间调控则主要表现为优化气泡动力学过程，提高热流较大的生长阶段在整个气泡周期内的占比，从而强化换热；本实验工况下，空间梯度浸润表面以及在生长阶段提高壁面亲水性，均可大幅度提高单气泡沸腾换热性能，平均热流最大可提高42.7%；考虑微尺度下梯度浸润性加工难度，时间调控浸润性强化沸腾换热具有更好的发展前景。

环路热管因其紧凑、高效等优势在电子元件冷却方面十分具有应用前景。实验研究了一种紧凑型平板环路热管在不同工况下的启动特性和传热特性。结果显示部分低加热功率和充液率下的启动出现振荡，高加热功率和较高充液率有利于环路热管平稳启动。总结了温度振荡现象出现的工况范围。传热特性方面，存在一个最优充液率使热管散热性能最佳，这个最优充液率与散热负荷有关。低负荷时，最优充液率较低；高负荷时，最优充液率较高。

工业燃烧环境的复杂性，使得传统的灰气体加权和（WSGG）模型很难满足气体辐射特性计算的精度要求。基于HITEMP2010数据库，利用等级相关原理将k分布法引入WSGG模型，并假设各参与性气体之间是统计非关联的，采用叠加法建立了适用于任意浓度、温度分布的混合气体WSGG模型。对四种不同燃烧条件下的非等温、非均匀混合气体的辐射换热进行了计算，将新模型计算的辐射热流和辐射源项与逐线法（LBL）及其他模型计算结果进行比较来验证新模型的有效性。结果显示新模型参数能很好地预测任意工况下混合气体的辐射特性。

利用水热法合成Co₃O₄/USY复合材料，研究其对有机污染物甲苯的吸附和催化氧化特性，同时结合微波对Co₃O₄的精准加热特性，考察不同负载量Co₃O₄/USY在微波作用下的升温特性及催化甲苯氧化降解特性。结果表明，通过水热反应，Co₃O₄在USY表面形成多孔蜂窝状结构；负载Co₃O₄后的USY保持较高的吸附容量，Co₃O₄/USY-1.5m室温下的吸附容量为85 mg/g；Co₃O₄/USY在干、湿两种状态下均在325℃表现出优良的催化氧化特性、CO₂选择性和稳定性；Co₃O₄/USY能够与微波高效耦合，快速升温启动其催化作用，控制反应温度为250℃，发现微波诱导甲苯催化氧化过程的CO₂选择性优于常规催化，表明所制备Co₃O₄/USY复合材料具备吸附甲苯并进行微波快速再生协同有机污染物高效催化氧化降解的可行性。

应用强制进化随机游走算法优化换热网络的过程中，通过监测最优结构中换热单元优化进程，探究总体结构进化特点，发现存在换热单元先入为主的现象，主体结构稳固难以被突破，导致换热网络优化进入“停滞”状态。基于此，提出了换热单元重构策略，该策略旨在增强结构变异能力，经过一定阶段概率性消除结构中既有换热单元，腾出结构进化空间，再依据约束条件重新构建换热单元，既丰富了结构多样性又扩大了搜索域。此外建立优化状态监测指标，维持结构较高的变异活性，增强算法全局寻优能力。最后将该策略加入算法流程优化多个换热网络实例，总结分析其作用机理，所得结果均优于现有文献结果，证实了该策略的有效性。

水合盐相变材料因具有较高的相变焓和较低的成本在中低温储热领域有着广泛的应用前景，但其在储放热过程中通常存在过冷度大和热循环稳定性差的问题。以六水硝酸镁为主要研究对象开展相变储热复合材料的改性制备及相变储热装置的研制，采用熔融共混法制备了以二水硫酸钙为成核剂的六水硝酸镁相变储热复合材料，利用差示扫描量热仪及步冷曲线法测试了相变储热复合材料的热物性和循环热稳定性。在此基础上设计并构建了储热量为152 kWh的相变储热装置和相变储热系统，并对其储/放热性能进行了测试。结果表明：添加了2%（质量）二水硫酸钙的相变储热复合材料具有较好的循环热稳定性，且在经过50次熔化-凝固循环后其过冷度一直保持在0.5℃内，相变温度保持在87℃左右，相变焓保持在150 kJ/kg以上；相变储热装置可实现高达27 kW的平均储热功率，在保证放热过程中出水温度不低于56℃的情况下，可实现8 kW的平均放热功率和92.3%的储-放热效率，可满足建筑采暖及日常生活热水需求。

针对轻、重质油油藏注空气开发机理，选取典型轻、重质油样进行热重实验，采用改进的Ozawa-Flynn-Wall等转化率法对比分析了不同性质原油三种氧化阶段的热行为和动力学特征，同时探讨了表面积效应对轻、重质原油氧化反应的影响。研究表明：①各氧化阶段之间存在过渡区域，转化率的准确选取对动力学参数至关重要。②轻、重质原油不同氧化阶段的氧化特征存在明显差异，轻质油以低温氧化为主，燃料沉积和高温氧化不显著，且低温氧化、燃料沉积、高温氧化阶段的起始温度更低，更易诱发氧化反应；重质油燃料沉积和高温氧化显著，氧化反应速度更快。③表面积效应导致轻质油低温氧化活化能降低15%以上，峰值温度降低7~17℃。重质油燃料沉积和高温氧化显著增强，燃尽温度下降10~17℃。

掌握煤中伴生有价微量元素在燃烧过程的迁移规律，对伴生元素的利用意义重大。选取4种高铝煤炭、1种煤泥和2种煤矸石等不同组成特性的样品为研究对象，采用逐级化学提取方法分析了锂（Li）、镓（Ga）和稀土（REE）在原料中的赋存形态，考察了以上元素在300~1100℃燃烧过程逸出情况和在燃烧灰中的富集行为，探讨了元素迁移规律与原料组成特性的关联。结果表明，Li、Ga和REE在7种样品中的赋存形态均以硅酸盐态为主，在燃烧过程的逸出率有与原料灰分呈负相关、与挥发分和含碳量呈正相关的趋势。以上元素在灰中均发生了不同程度的富集，REE的富集倍数高于Li和Ga。原料中微量元素含量和挥发分越高、灰分越低，同等燃烧条件下所得灰中微量元素的含量就越高。

使用立式管式炉反应器并结合低压撞击器颗粒物采集装置研究了玉米秆掺混磷酸二氢铵（NH₄H₂PO₄）烘焙对烘焙产物理化性质及固定床中燃烧颗粒物排放的影响。结果表明，玉米秆单独烘焙可有效提升生物质品质，但也提升了颗粒物排放。300℃烘焙时，PM₁、PM_1-2.5和PM_2.5-10分别增排76.5%、194.8%和170.2%。在烘焙过程掺混NH₄H₂PO₄可进一步提质，使得固体产物灰分有不同程度的增加，显著降低固体产物的O/C比，并提高样品的无灰基热值。此外，研究发现掺混NH₄H₂PO₄可显著提高烘焙过程Cl的释放率并降低固体产物中Cl的含量，有利于降低后续燃烧PM₁的排放。在掺混比例P/K摩尔比为1时减排效果最佳，此时PM₁相比无掺混时减排28.8%。结果表明在生物质烘焙过程引入NH₄H₂PO₄可以促进Cl的脱除并减少后续燃烧过程细颗粒物的排放，是一种有前景的生物质预处理手段。

非水系氧化还原液流电池（NARFB）的广泛应用受制于其较低的性能。在电解液中加入一些金属离子添加剂是一种可能的解决方案。实验研究了Sb³⁺离子对低共熔溶剂（DES）电解液液流电池电化学性能的影响。结果表明，添加Sb³⁺离子可以强化V（Ⅲ）/V（Ⅱ）氧化还原离子对的电化学反应动力学（最高可达22.6％）过程，钒离子在DES中的扩散系数提高了63.3％，并且电荷转移电阻降低了11.9％。场发射扫描电子显微镜表明，Sb³⁺离子电沉积在石墨毡的表面，对电化学反应起催化作用，从而改善了电化学性能。考虑增强的动力学和降低的活性比表面积之间的平衡，确定了Sb³⁺的最佳浓度为15 mmol·L^-1。此外，当使用含有Sb³⁺的负极电解液液流电池时，液流电池的功率密度提高了31.2%，从含原始电解质的3.08 mW·cm^-2到含15 mmol·L^-1 Sb³⁺离子的4.04 mW·cm^-2。这些结果为改善NARFB的电池性能提供了一个便捷而有前景的方法。

为了制备具有胺基利用率高、结构稳定、使用方便的Cr（Ⅵ）吸附材料，以聚乙烯亚胺（PEI）为胺基改性剂，具有类海绵多孔结构的灯芯草（JC）为支撑基材，将吸入JC的PEI通过环氧氯丙烷原位接枝于其纤维表面，获得可整块使用的多孔吸附材料（PEI-JC）。采用元素分析、SEM、FT-IR、XPS表征PEI-JC的组成与结构，分析PEI-JC对Cr（Ⅵ）的吸附机理。考察PEI浓度、溶液的pH、Cr（Ⅵ）浓度与共存化合物等因素对吸附的影响。结果表明，质量分数为10.0%的PEI所制备的PEI_10.0-JC，在30℃与pH为2.0的条件下，其Langmuir模型的最大吸附量为474.6 mg·g^-1；PEI_10.0-JC可将含各种共存化合物溶液中的Cr（Ⅵ）从10 mg·L^-1降至排放标准（0.5 mg·L^-1）以下；PEI_10.0-JC可重复使用，其结构在吸附过程中未发生明显变化；吸附与还原作用是PEI-JC去除水溶液中Cr（Ⅵ）的主要机制。

亲水修饰是提高纳滤膜抗污染性能的重要方法。采用氯化胆碱（ChC）对石墨烯量子点（GQDs-TMC）纳滤膜进行后处理仿生修饰，模拟细胞膜上磷酰胆碱的两性离子抗污染表面。红外光谱（FTIR）和表面元素分析（EDS）表明ChC以共价键结合在纳滤膜分离层上。提高反应温度和氯化胆碱溶液浓度，可以增加纳滤膜的仿生修饰程度。ChC的季铵基团与GQDs-TMC纳滤膜分离层羧基基团形成两性离子结构，提高了仿生修饰（GQDs/ChC-TMC）纳滤膜的亲水性，降低了表面电势，提高了对染料分子和二价盐离子的截留率，并且显著增强了抗污染性能。经过酸、碱和氧化剂溶液浸泡处理及高温纳滤膜分离实验，GQDs/ChC-TMC纳滤膜的渗透率和截留率均未发生较大改变，表明仿生纳滤膜具有优异的化学稳定性和耐热稳定性。

基于氟醚橡胶使用环境的特殊性，从物理和化学角度，在宽温域（-40～225℃）条件下对某国产氟醚橡胶在4050航空润滑油中老化后的质量、力学性能、化学结构、元素组成及热稳定性等有关参数进行了研究，分析了老化温度和老化时间对氟醚橡胶性能的影响规律。结果表明：在相对较宽温域-25～200℃内氟醚橡胶的耐介质老化性能优异，其物化性能在长期老化过程中保持稳定；当老化温度达200℃以上时，溶胀和氧化反应增强，随着老化时间的增加，材料逐渐由软而韧变为硬而脆；特别是在高温225℃下，脱氟化氢反应导致大量C—F键断裂，F元素含量显著减少，同时氧化反应增强并生成CO键，导致O元素含量增多；低温老化过程中氟醚橡胶的质量、化学结构及元素含量基本不变，但-40℃时的玻璃化转变行为会导致力学性能的下降。

为探究替代燃料丙烷/甲醇混合气的氧化反应特性，利用爆炸极限开展了甲醇对丙烷/氧气混合气的负温度系数（NTC）响应特性的研究。结果表明：在NTC区域，下拐点的压力随着甲醇摩尔分数的增加而升高，但下拐点的温度几乎保持不变。然而上拐点的温度与压力随着甲醇摩尔分数的增加没有明显变化。整体而言，随着甲醇摩尔分数的增加，丙烷/氧气混合气的NTC区域不断减小并向高压区域移动。对比分析了不同爆炸状态下，即无爆炸、冷焰以及热焰状态，混合气的温度、压力以及主要组分变化，并获得了影响温度变化的主要基元反应。此外，对爆炸极限曲线的NTC区域上、下拐点进行了敏感性分析，确定影响拐点状态的主要基元反应。

基于基本科学指标数据库（ESI）的高被引论文，通过热点文献、CiteSpace分析工具得到的热点关键词对应的文献分析，得出有机光电高分子材料主要关注点为有机太阳能电池。有机太阳能电池的研究热点为：高性能活性层材料的设计合成；高性能界面材料的设计合成及其界面调控性能的研究；电池器件中有机半导体活性层表界面的可控掺杂；有机太阳能电池活性层能量损失研究。通过高被引论文的共被引分析，关键词突变探测技术和算法对词频的变动趋势分析，得出有机光电高分子领域最新关注前沿：高效太阳能电池的制备；非富勒稀受体的研究；有机半导体材料的设计合成；结构-性能研究；加工及应用性能。有机光电高分子材料研究活跃的前沿领域：高效全聚合物太阳能电池；三元有机太阳能电池；高效的倒置型太阳能电池；超高迁移率的透明有机薄膜晶体管；高迁移率场效应晶体管；二维共轭聚合物；聚合物半导体等。有机太阳能电池研究前沿主题演化趋势：从聚噻吩给体体系——新型给体-受体体系；单层——双层——本体异质结电池结构；富勒烯受 体——非富勒烯受体；高效及稳定性器件发展。本文创新性地将文献计量分析方法同文献具体内容分析相结合，通过大量的高质量文献内容分析，使得出的研究热点和前沿更具体和接近实际情况，为相关科研人员提供有益参考。