多糖微量元素络合物作为一类优质的有机微量元素， 因其不仅能发挥多糖的优异生物学功能，而且能显著提高微量元素利用率，减少环境污染等，备受国内外研究者关注。综述了植物、藻类和微生物多糖与硒、锌、铁等微量元素络合物的最新研究进展，强调了多糖分子结构对络合工艺条件的影响及多糖微量元素络合物在饲料工业的应用潜力，并讨论其当前面临的技术难题和解决方案，旨在从生化工程的角度为多糖微量元素络合物的生产提供指导，促进绿色农业种植与绿色畜牧养殖的融合发展。

高渗透性、高选择性和高稳定性的膜材料是决定膜分离过程效率的关键。有机框架膜（organic framework membranes，OFMs）具有孔隙率高、孔道长程有序、易于官能化修饰、稳定性强等特点，在气体膜分离领域具有重要发展前景。综述了有机框架膜的化学组成、结构特征、制备方法及其在二氧化碳捕集与分离、烯烃/烷烃分离及稀有气体分离等气体分离过程中的应用。最后，对有机框架膜在气体分离领域的机遇和挑战进行了总结，并对其发展方向进行了展望。

作为一种在使用时使电解质熔融而激活工作的储备电池，热电池的熔融盐电解质是决定其性能的关键要素之一。近年来，通过组分调控电解质新体系来降低熔点和提高离子电导率成为研究热点，利用基于热力学理论和热力学数据库的相图计算（CALPHAD）进行三元甚至四元熔融盐体系的筛选，为得到性能优异的熔融盐电解质提供便利，从而达到提升热电池性能特别是延长电池寿命的目的。熔融盐功能组分如黏结剂MgO等的加入可以减少电解质熔融盐泄漏，其用量和结构的优化可以提高熔融盐与电解液的亲和性以及减小电池内阻，进而提高热电池电化学性能；无机纤维隔膜的引入可以更大程度地减小或者消除无离子传导MgO的使用，同时无机纤维隔膜的使用提高了电池的安全可靠性，也为热电池的小型化提供了指导方向。

多肽是由氨基酸缩合连接而成的具有一定生物活性的化合物，在医药领域具有广阔的应用前景。多肽药物是现代医药研究的前沿方向，具有重要的社会价值和经济价值。综述了多肽生物合成法（天然原料提取法、酶解法、发酵法、基因重组法）和化学合成方法（液相合成法和固相合成法）的研究进展，重点综述化学合成法中的固相多肽合成工艺，介绍了反相高效液相色谱法、毛细管电泳法、离子交换色谱法、凝胶过滤色谱法、亲和层析法在多肽分离纯化中的应用情况，最后对多肽制药技术的未来发展进行展望。

白光LED （light-emitting diode）因其优异的发光性能被誉为是第四代固体照明光源。本文以量子效率作为核心参数，以暖白光为最终目标，分别对蓝、绿、红三基色稀土掺杂无机荧光粉和单一基质单掺、共掺、多掺的暖白光荧光粉的研究现状进行调研。结果表明，高量子效率的近紫外激发蓝色荧光粉其激活离子主要为Eu²⁺、Ce³⁺，绿色荧光粉为Tb³⁺和Eu²⁺，红色荧光粉为Eu³⁺和Eu²⁺。现有的单一基质暖白光荧光粉仍然存在诸多技术瓶颈，如：红光不足、显色指数偏低、量子效率偏低等。基于此，建议从已有的高效红粉出发制备单一基质白光荧光粉，以消除光谱中缺乏红色成分这一难题，并适当引入除Mn之外的过渡金属元素，同时加强对基质动力学理论，以及基质和稀土之间的电子耦合作用动力学理论的研究，期望能实现稀土掺杂无机荧光粉的设计计算与可控制备。

过渡金属碳化物由母体金属化合物经渗碳反应而形成，具有多变的结构组成和类贵金属的电子性质，是一类具有广泛应用前景的廉价催化材料，在催化加氢、加氢脱氧（hydrodeoxygenation，简写为HDO）和氢解等诸多重要催化反应中表现出优异的性能。近年来，对过渡金属碳化物的研究及其催化应用取得显著进展，但由于其固有的复杂性如相组成、表面缺陷与物种等导致构效关联等科学问题尚不清晰，仍有待进一步研究。本文综述了近年来过渡金属碳化物在生物质热解油中代表性含氧化合物HDO制备燃料和高附加值化学品中的研究进展，在分析了代表性含氧化合物反应路径的基础上，重点介绍了过渡金属碳化物的设计与合成策略及其结构与HDO催化性能关联，并展望了过渡金属碳化物作为生物质基含氧化合物HDO催化材料的研发方向与发展前景。

微生物胞外电子传递（EET）过程在自然界中普遍存在，并且在能源利用和环境修复等方面具有广阔的应用前景，但是低效的电子传递一直是其在实际应用中的关键瓶颈。纳米材料具有独特的表面效应、体积效应、量子尺寸及宏观量子隧道效应等性质，引入纳米材料与电活性微生物相结合实现优势互补，可以缩短电荷转移路径，从而提高EET效率。本文综述了EET方式，以及纳米材料的电子转移能力、氧化还原电势、表面结构与性质、生物相容性及纳米材料-微生物的界面构筑对EET过程的影响，重点阐述了纳米材料与电活性微生物界面构筑的各种策略，并讨论了这些策略的适用性和局限性，最后展望了纳米材料强化电活性微生物EET的未来研究方向。

基于4-甲基噻唑，采用两步法合成4种不同阴离子的磺酸功能化离子液体用于催化无患子油与甲醇酯交换反应制备生物柴油。傅里叶红外光谱、核磁共振和热重分析结果表明，离子液体被成功制备并且具备高热稳定性。其中，3-（3-磺酸基）丙基-4-甲基噻唑三氟甲烷磺酸盐（[Ps-MTH][CF₃SO₃]）在所制备的离子液体中表现出最高的催化活性。以[Ps-MTH][CF₃SO₃]为催化剂，无患子油与甲醇酯交换反应的最佳操作条件为反应温度128℃、醇油摩尔比28.10∶1、催化剂用量0.62 mmol/g（基于油的质量）、反应时间8 h，生物柴油收率高达92.78%±0.47%。此外，[Ps-MTH][CF₃SO₃]具备良好的重复使用性，在不同酯交换反应中也表现出良好的催化活性。该研究为离子液体催化无患子油制备生物柴油的工业化生产提供了基础数据。

采用四丙基氢氧化铵（TPAOH）溶液对未焙烧钛硅分子筛TS-1（TS-1-B）进行二次晶化改性，以尿素为沉淀剂通过沉积-沉淀法制备改性和非改性的TS-1-B固载Au纳米催化剂，对比研究这两种催化剂丙烯氢氧环氧化反应性能的差异，阐明二次晶化改性对TS-1-B表面结构及催化行为的影响。结果表明：二次晶化改性提高了TS-1-B结晶度，降低了缺陷位硅羟基数量；改性的TS-1-B表面疏水性的提高有助于抑制产物环氧丙烷（PO）在羟基位点上吸附，其固载的金催化剂表现出显著提高的稳定性和活性。此外，对该催化剂的动力学行为也进行了研究，并计算了主/副产物生成活化能。

光流体学可以将光催化反应与微流控技术结合，大幅提高光利用率和反应速率，实现对光催化水处理的高效强化，其中微反应器结构的设计与优化是研究重点之一。首先利用流体力学模拟分析优化通道级数，设计了5级树状通道平板反应器。进而，通过调控通道高度，研究不同高度的微通道对其光催化性能的影响。研究发现50 μm微反应器的降解性能及连续操作性能均优于100 μm。同时以亚甲基蓝为模拟废水对微反应器及釜式反应器的反应动力学、微反应器污染问题、连续操作性能等进行研究。研究表明，微反应器在不同流速下对亚甲基蓝均能实现连续高效降解，降解率远高于釜式反应器。当流速为55 μl/min时对5×10^-5 mol/L亚甲基蓝可达到95%的降解率并保持较好的连续操作性能及重复使用性能。

以氮修饰的炭黑为载体制备负载型PdCu/N-CB系列催化剂，相比较于未经氮修饰的催化剂，其催化性能显著提高，其中Pd₈Cu₂/N-CB催化剂活性最高，TOF为718.56 h^-1，并呈现良好稳定性。通过XRD、TEM、FTIR和XPS等表征分析，结果表明，经APTMS处理所制得的氮修饰载体N-CB促进了所负载的PdCu合金纳米颗粒变得细小并呈现良好的分散性，活性相PdCu合金与氮修饰的载体N-CB之间存在强相互作用，调变合金颗粒表面化学态，提高了催化剂催化甲酸分解制氢性能。通过引入过渡金属和氮修饰载体来改善负载型贵金属催化剂催化性能的方法有助于低成本高性能制氢催化剂开发。

费托合成是以合成气生产清洁燃料和其他化学品的重要途径。传统费托合成产物遵循A-S-F分布，只有甲烷和重质烃的选择性没有极限值。因此，费托合成研究以最大程度地合成重质烃，提高合成产物中重质烃的选择性为目标。基于此，首先详细探究了Al₂O₃、SiO₂和SiC载体对费托反应性能的影响。结果表明 Co/SiC催化剂具有最高的CO转化率（83.5%）和C₅₊选择性（80.3%）。与浸渍法相比，原位还原法更为有效地引入Ru到Co/SiC催化剂，将C₅₊选择性提高至90.1%。Ru助剂能在保持较高催化活性不变的前提下，有效提高Co/SiC催化剂C₅₊选择性。催化剂表征（XRD、H₂-TPR、XPS、H₂-化学吸附和TEM）结果表明，Ru能与Co发生相互作用，提高了催化剂的可还原性和活性组分的分散性，进而改善了Co/SiC催化剂重质烃的选择性。

设计乙烷经氯氧化制备乙烯再与苯烷基化一步法制备乙苯的接力催化路线。研制铈基氧化物作为活化乙烷生成中间产物乙烯的催化剂，并耦合H-ZSM-5沸石分子筛与苯进一步烷基化生成乙苯。在Mn/CeO₂氧化物与H-ZSM-5沸石分子筛以研磨混合形成的双功能催化剂上，实现了乙烷与苯催化制备乙苯的可控接力催化。考察了氧化物的组成、氧化物与沸石分子筛的耦合方式与最适质量配比、沸石分子筛的硅铝比对接力催化反应的影响，并进行了催化剂稳定性研究。结合X射线衍射（XRD）、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线荧光光谱分析（XRF）等表征手段分析了催化剂结构及其与催化性能的构效关系。提出后续催化剂研究的关键在于分子筛烷基化能力以及抗流失能力的提高。

采用油菜花粉作为生物模板制备了具有多层次孔结构的ZnO，再通过浸渍还原法将Cu负载于ZnO上制备了具有不同结构的Cu/ZnO负载型催化剂（bio-CZ-500），研究发现在500℃条件下焙烧制备的bio-CZ-500催化剂在CO₂加氢反应中经过100 h测试活性几乎不变，同时甲醇选择性高达81%。相比之下，无生物模板制备的Cu/ZnO催化剂显示出较低甲醇选择性（50%），且催化剂在12 h内快速失活。通过透射电镜、扫描电镜、氮气吸脱附、红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、接触角测试、程序升温等表征技术揭示了bio-CZ-500催化剂具有多级孔碳结构、丰富的Cu-ZnO活性界面和较高的水接触角。催化剂的弱亲水性加快了副产物水的扩散，促进了中间体分解制甲醇，同时抑制了铜颗粒的烧结失活，从而提高甲醇的选择性与催化剂的稳定性。该工作为制备高效稳定的Cu基工业催化剂提供了新方法。

提出超临界二氧化碳介入α-松油醇异构合成1,8-桉叶素的方法，并采用二极管阵列检测器测量超临界二氧化碳下α-松油醇/环己烷体系的最大吸收波长研究二氧化碳加入量与极性的关系。考察了溶剂体系极性、溶剂量和二氧化碳压力对磷钨酸/聚离子液体（PW/PIL）催化剂催化α-松油醇异构合成1,8-桉叶素的影响，并探讨了超临界二氧化碳介质中，PW/PIL催化剂催化α-松油醇异构合成1,8-桉叶素可能的反应机理。开发了一种绿色高效的1,8-桉叶素合成工艺，当环己烷/α-松油醇的质量比10∶1，PW/PIL催化剂/α-松油醇的摩尔比0.0163∶1，CO₂压力19.0 MPa，50℃反应8 h时，α-松油醇的转化率为89.3%，1,8-桉叶素的选择性为54.6%。研究表明，超临界二氧化碳起到共溶剂、膨胀溶剂、降低溶剂体系极性的三重作用，从而改善了催化剂的团聚现象，提高了1,8-桉叶素的选择性。

富氮型金属有机骨架材料（MOFs）具有良好的CO₂捕集性能，但其CO₂催化性能常需添加带氢键或亲核基团的助催化剂。以硝酸锌-腺嘌呤-异烟酸［Zn（NO₃）₂-Ad-Int-DMF］构建稳健的骨架材料，发现其催化合成碳酸丙烯酯（PC）收率不足2%；尝试选型锌盐前体引入亲核卤素，在DMF溶剂中部分卤代锌盐不能络合结晶成MOFs，而形成的ZnI₂-Ad-Int-DMF收率提升至19.5%；溶剂由DMF调变为H₂O-DMF混合溶剂，H₂O的引入避免了卤素对金属和配体间络合的影响，使得以ZnCl₂、ZnBr₂和ZnI₂为前体均能晶化成MOFs，其热分解起始温度（Tonset，434℃）明显高于ZnI₂-Ad-Int-DMF（280℃），而比表面积（<14 m²/g）明显小于后者（571 m²/g），造成活性低于后者。通过CO₂吸附脉冲和UV-Vis漫反射推测I^-由于与Zn碱位的相互作用而均匀吸附于骨架上。进而，在无助剂、无溶剂工况下对CO₂环加成反应进行活性评价。温度升高显著提升PC产率，140℃下ZnI₂-Ad-Int-DMF催化产率可达98.5%，但由于吸附在骨架上的卤素在高温、溶剂环境下会脱落，造成重复性实验中活性下降，而该类MOFs在反应前后骨架保持稳定，未造成坍塌或明显孔堵塞现象。后续如能强化卤素的吸附或温和化反应条件，则具有良好的应用潜力。

稳定的CO₂ 需要高能分子的活化，如环氧化物。而亲核试剂有助于诱发三元氧环的开环，进而实现CO₂的插入活化。针对聚苯乙烯负载的有机催化剂，考察不同含氮杂环材料在催化CO₂环加成中的活性差异，发现五元氮杂环显示出了高于六元氮杂环的催化活性，五元氮杂环对底物间弱的协同效应是诱发环氧丙烷开环和活化CO₂插入的关键。进而与引入ZnCl₂、烷基胺的聚苯乙烯负载型催化剂作对比，虽然后两者反应速率得以提高，但也造成了选择性的下降。在无金属、无卤素、无添加剂、无溶剂下，PS-Im这种简单、廉价、稳定且可回收利用的聚苯乙烯负载氮杂环材料适合于工业推广。

低温等离子体协同催化剂技术（NTP-CAT）由于操作方便、能耗低等特点，特别适合用于工业非连续或连续消除低浓度VOCs过程。本研究发现NTP-CAT体系中CeO₂基催化剂更适合负载于13X载体以降解甲苯，并进一步考察CeO₂负载量对VOCs消除效果的影响。结果发现，NTP-CAT 体系中30% CeO₂/13X表现出最优性能，其可降解约85%的甲苯，CO₂产物选择性可达55%。表征结果也表明，Ce组分在30% CeO₂/13X表面仍可较好分散，而且表面的Ce³⁺物种含量最高。O₂-TPD实验结果证实表面Ce³⁺物种来源于Ce⁴⁺物种的等离子体处理。而且，表面Ce³⁺含量越高，有利于产生更多的氧物种，随后将与其周边13X吸附活化的甲苯反应。因此，甲苯降解在NTP-CAT体系中应存在分工协同机制。

为提高聚醚嵌段酰胺 （PEBA）膜对水中苯酚的选择分离性能，采用二苯并-18-冠醚-6 (CE) 对PEBA膜进行改性制备了PEBA/CE渗透蒸发膜。通过FT-IR、SEM表征证实了CE与PEBA紧密结合且CE均匀分布在膜表面；AFM表征表明CE的修饰有效地提高了膜表面与苯酚的接触面积；水接触角测试表明CE的修饰极大地提高了PEBA/CE膜的疏水性。同时系统地研究了膜中CE含量、原料液苯酚浓度、进料温度对膜渗透汽化性能的影响，结果表明CE能显著提高PEBA膜对苯酚的选择性，在料液苯酚为0.8%（质量）及70℃操作温度条件下，当CE 的添加量为PEBA的6%（质量）时，PEBA/CE-6膜的分离因子和渗透通量分别为23.34和494.40 g/(m²·h)，远超PEBA膜性能[分离因子8.46，总渗透通量547.48 g/(m²·h)]。长期性能稳定性测试表明所制备PEBA/CE-6膜具有良好稳定性，具有较好的工业运用潜力。

以C18为固定相、甲醇/水=70/30（体积比）为流动相，利用三区带模拟移动床分离了两种生物碱，吴茱萸碱和吴茱萸次碱。通过前沿分析法测定了两种生物碱的吸附等温线，在实验浓度范围内符合线性吸附等温线，吴茱萸碱和吴茱萸次碱的亨利系数分别为3.11和5.25。利用经验公式估算了轴向扩散系数和有效传质系数。分别利用三角形理论和基于模型的优化方法对三区带模拟移动床的操作条件进行设计，在优化的条件下，最大进料流量为0.55 ml?min^-1，两种产品纯度均大于99%。通过异步切换策略，在不增加设备投资及保证产品纯度大于99%的前提下，将进料流量提高至0.62 ml?min^-1。

将假交替单胞菌JMUZ2的κ-卡拉胶酶基因在大肠杆菌中异源表达，利用亲和层析对重组κ-卡拉胶酶进行分离纯化，表征重组酶的酶学性质，利用质谱分析κ-卡拉胶的酶解产物，并进行产物的抗氧化活性分析。结果表明，假交替单胞菌JMUZ2的κ-卡拉胶酶属于GH16家族，能专一性降解κ-卡拉胶，重组κ-卡拉胶酶的最适反应温度和pH分别为50℃和8.0，在40℃条件下处理1 h，保持约80%残余活力。重组酶对去垢剂Tween 20、Tween 80和Triton X-100有良好的耐受性。LC-MS分析显示，重组酶水解κ-卡拉胶的终产物为二糖和四糖。酶解产物对·OH自由基、DPPH自由基、ABTS自由基具有一定清除作用，还具有良好的还原能力。重组κ-卡拉胶酶的酶学性质及酶解产物的分析为该酶用于κ-卡拉胶寡糖绿色制备的应用奠定理论基础。

以铁还原菌厦门希瓦氏菌Shewanella xiamenensis BC01（SXM）为研究对象，系统探究了SXM在不同有机溶剂胁迫下的行为变化。生长方面，SXM对有机溶剂的耐受性与其亲水性相关，甲醇、乙醇、丙酮及DMSO的耐受浓度可达5%，对异丙醇、丙醇及叔丁醇的耐受浓度为2%，对丁醇的耐受浓度仅为1%。形态方面，丙醇刺激下的SXM菌体被显著拉长为至少5 μm以上，而丁醇刺激下菌体则缩小至平均不足1 μm，且均为可逆变化；蛋白方面，在丙醇与丁醇刺激下，与铁代谢相关的TonB、IucA及含铁脱氢酶等蛋白表达量均下调，铁还原酶活性也被大幅抑制；基因层面，丙醇刺激下与电子传递相关的mtrC基因表达量提高147.6%。

可在非水相体系高效催化不对称还原反应制备手性化合物的氧化还原酶具有重要科学意义与工业应用前景。基于基因挖掘技术，获得了17个耐盐氨基酸脱氢酶的基因，并分析了其进化同源性和蛋白质稳定性热力学参数。选取来源于Natranaerobius thermophilus的苯丙氨酸脱氢酶（PheDH），进行了基因合成和表达、分离和纯化，获得了耐盐氨基酸脱氢酶，并检测了其有机溶剂耐受性。结果表明，对于催化L-苯丙氨酸的氧化脱氨体系，反应的最适温度为60℃，最适pH为 12。在含有30%的二甲亚砜反应体系中，催化活性是水相体系的1.2倍。而对于催化还原胺化制备L-高苯丙氨酸的体系，最适温度为70℃，最适pH为8.5。在含30%的甲基叔丁基醚和二甲亚砜反应体系中，催化活性分别是原始活性的101.3%和99.2%。研究表明，该耐盐酶具有较好的耐热、耐有机溶剂等抗逆性能。

二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）因具有调节血脂、降低纤维蛋白、预防心血管疾病以及抗炎抗过敏的生理功能，被广泛应用于食品、医疗、化妆品以及饲料添加等领域。目前，EPA的需求日益增加，但是富含多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）的鱼油等自然资源逐渐匮乏，利用改造的微生物菌种发酵生产EPA的方式成为主要趋势。本研究利用同源重组技术将Shewanella sp. SCRC2738的烯酰还原酶基因（enoyl-reductase，sh-ER）分别敲入Schizochytrium limacinum SR21的ORFB-ER和ORFC-ER基因中，调控多不饱和脂肪酸合成的偏好性以提高EPA的产量。研究表明，sh-ER替换ORFB-ER基因的重组菌株（B-sh-ER）中EPA含量提高了85.7%，聚酮合酶（polyketide synthases，PKS）途径相关基因转录水平明显上调。而sh-ER替换ORFC-ER基因的重组菌株（C-sh-ER）中PUFAs合成基本不变。在5 L发酵罐中放大培养后，B-sh-ER重组菌株总油脂提高28.7%，达到73.2 g/L；EPA产量提高71.6%，达到732.4 mg/L。本研究为促进裂殖壶菌PUFAs高产提供了新的策略，同时也为调控裂殖壶菌合成EPA提供了新的视角。

作为低温余热发电的首选方案，有机朗肯循环（ORC）得到广泛的工业应用。混合工质与双压蒸发结合的策略被证实能够大幅提升ORC系统热效率，但更多级蒸发对循环性能的影响仍未知。因此，提出基于混合工质的多级蒸发ORC（MZORC）概念，通过分析构建蒸发过程的传热极限模型，结合Aspen Plus对基本ORC（BORC）、两级蒸发和三级蒸发MZORC进行过程模拟，揭示了系统循环性能的理论极限。研究结果表明：MZORC能够降低循环工质蒸发过程带来的热量损失及流耗散率；423.15 K热源、298.15 K环境温度工况下，三级蒸发MZORC的净输出功较BORC有38.6%的显著提升；增加蒸发级数能够使系统性能更接近理论极限，BORC、两级蒸发和三级蒸发MZORC系统净输出功分别能够达到理论极限值的65.0%、79.0%及90.1%。

采用TG-FTIR-MS研究了生物质三组分二元混合热解过程的失重特性和小分子气体逸出规律。结果表明二元混合组分热解过程降低了热解反应开始温度。纤维素与半纤维素混合热解过程热解反应受到抑制，热解失重率降低，H₂、CH₄和H₂O产量减小，CO和CO₂产量增加。木质素和半纤维素在混合热解过程中存在协同效应，促进热解反应进行，H₂产量增加，然而其他小分子气体产物的生成被抑制，协同效应的效果更有利于可冷凝挥发分产物生成，这种效应随着半纤维素比例增大而减弱。半纤维素和纤维素在整个热解过程表现出相互抑制的效果，其小分子气体产物产量减小，但随着纤维素比例增大，影响减弱。

明确生物甲烷过程中原料、沼液和沼渣的组成与系统的综合评价，在优化生物甲烷系统、减少污染物排放等方面都具有重要意义。研究了牛粪、猪粪、秸秆、餐厨垃圾和鸡粪等五种典型原料的生物甲烷系统，分析原料、沼气、沼液和沼渣的组成，并在此基础上构建了包含绿色度、甲烷产率、沼液沼渣的重金属污染度和潜在生态风险四个方面的生物甲烷系统综合评价体系。研究结果表明：猪粪原料的生物甲烷系统绿色度和甲烷产率最高，分别达到0.222和212 ml·g^-1，但其沼渣的重金属污染度最高；牛粪原料的生物甲烷系统绿色度较高，达到0.200，沼渣的重金属污染度最低，但甲烷产率仅有116 ml·g^-1；秸秆原料的生物甲烷系统沼渣的潜在生态风险最低，沼液的重金属污染度和潜在生态风险较低，但绿色度和甲烷产率偏低；鸡粪原料的生物甲烷系统甲烷产率较高，达到183 ml·g^-1，但沼液的重金属污染度和潜在生态风险都最高，且绿色度较低；餐厨垃圾原料的生物甲烷系统性能最差，绿色度和甲烷产率最低，并且沼渣的潜在生态风险最高。

超疏水涂层在表面自清洁、流体减阻、防雾防冰冻和微流控等领域具有巨大的应用潜力，而工程应用中圆管内表面超疏水涂层微结构的调控具有一定的挑战性。利用电化学沉积法，在不同的剪切应力下将聚多巴胺 （PDA） 涂层制备到不锈钢圆筒内壁，并将正十二硫醇（NDM）修饰到PDA表面，进而制备出PDA/NDM超疏水涂层。采用场发射扫描电镜（SEM）、接触角测试仪（CA）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射测试仪（XRD）进行分析和表征。结果表明PDA沉积过程可分为两个阶段，第一阶段为溶液中的PDA颗粒在不锈钢基底上面团聚；第二阶段以PDA颗粒团聚体为基础，PDA进行原位生长，并且生长过程受到剪切应力的控制。不同剪切应力最终生长的形貌有所不同，当剪切应力为1.85 mPa时，涂层表面呈“珊瑚状”小球，粒径大小约15~24 μm；而当剪切应力为7.41 mPa时，涂层表面呈“片状”结构，粒径大小约1~4 μm。所制备出PDA/NDM涂层润湿角均大于150°，属于超疏水，且涂层具有良好的化学稳定性、耐热性、耐磨性以及耐腐蚀性。本工作对圆管内表面涂层的制备和表面纳微结构的调控具有一定的指导意义。

金纳米颗粒具有特征性紫外-可见吸收光谱，在分析检测领域被广泛应用。为了突破间歇搅拌反应制备金纳米颗粒的技术局限，提出了一种连续流微反应方法。该方法在酸性条件下借助螺纹管实施HAuCl₄和Na₃Ct水溶液的快速均匀混合，引入惰性溶剂避免颗粒在反应器内沉积，利用膜分相装置完成油水在线相分离，实现了金纳米颗粒的连续稳定制备。探索了反应物摩尔比、浓度、停留时间、水油体积比、pH等因素对于颗粒粒径分布和吸收光谱的影响规律，成功制备了平均粒径20~24 nm、分散因子小于10%的窄分布金纳米颗粒。

间苯二甲胺（MXDA）与甲基异丁基酮（MIBK）合成的甲基异丁基酮二亚胺（MIBKDI），是单组分环氧胶常用的潜伏型固化剂。反应残余的MXDA，可直接与环氧树脂发生交联，显著降低储存稳定性。工业生产通过超高酮胺比使MXDA充分转化，但MIBK损失大、回收能耗高。本研究首先采用正交实验对反应温度、时间和酮胺比进行权重分析和因素效应分析，然后通过单因素实验系统研究反应时间、酮胺比对MXDA转化率的影响。结果表明，酮胺摩尔比超过5∶1（反应温度170℃、时间4 h）制备的固化剂，储存稳定性满足市场需求。在典型条件下，环氧树脂完全固化后剪切强度12.9 MPa，拉伸强度19.2 MPa，达到国家标准GB/T 2567—2008要求。与工业方案相比，酮胺比优化为5∶1以后，能耗大大降低，同时MIBK消耗有效节约，总成本得到客观降低。

采用水热法将氧化石墨烯（GO）组装成三维圆柱状结构，通过冷冻干燥和高温热还原法成功制备三维导电的还原氧化石墨烯气凝胶。该气凝胶内部的高度交联和多孔道网状结构为电子传输提供有效路径，利于系统的焦耳热研究。结果表明，通过对其进行电流加热，石墨烯气凝胶表现出高功率-温度线性相关性、高电热转换效率、超快升温和降温速率、长时间且稳定的循环加热能力。通过不同模型验证了气凝胶内部可进行焦耳热传导，其高电导率主要由材料自身较低的活化能所决定。石墨烯气凝胶超高的热导率赋予其超快的自然降温速率（456 K?min^-1），远高于传统的热传导加热装置。此外，所制备的气凝胶还可被广泛应用于焦耳热辅助的催化剂温度可控的载体。

通过富勒烯C₆₀与乙二胺合成立体纳米分子C₆₀(EDA)₈，并以此为交联剂与三阳离子功能化聚苯醚制备了一系列交联型阴离子交换膜。C₆₀(EDA)₈中立体纳米结构有效地支撑了高分子链段，构建了更发达的离子通道，有效地提升了电导率。实验结果表明，随着C₆₀(EDA)₈加入量增加，交联膜的离子交换容量减小，而电导率却逐渐增加。当交联剂C₆₀(EDA)₈加入量为5%时，电导率提高了34%。此外，所制备的离子交换膜均表现出良好的抗溶胀能力、力学性能与耐碱性。

从二苯基次膦酰氯和苯基磷酰二氯出发，分别合成了含单个苯硼酸基团和含两个苯硼酸基团的两种有机磷/硼杂化小分子（缩写为：DPC-1B和PDS-2B）。两种杂化小分子与环氧树脂有着良好的相容性并可参与环氧固化，在比较低的添加量下便有较高的机械强度和优异的阻燃性能，且保持环氧的透明度。DPC-1B和PDS-2B添加量为2%（质量）时，复合材料氧指数从25.7%分别提高到了31.8%和31.5%，热释放速率峰值分别降低了26.5%与21.8%，UL-94阻燃等级均达到了V-0级。改性环氧树脂燃烧后的残炭分析表明，炭层外部连续紧密，内部多蓬松，硼磷共同作用形成致密炭层，隔绝热质传递，从而达到阻燃效果。

石墨烯是导电性良好的二维材料，但易重新堆叠而导致导电率和电容量下降。氧化石墨烯（GO）的生物相容性和细菌的胶体特性可使二者在水溶液中聚集为三维石墨烯基材料。将剩余活性污泥与GO悬浮液共培养形成活性污泥石墨烯水凝胶（SGH），剩余活性污泥中的细菌可将GO还原为导电的rGO。SGH经冻干可得到具有良好亲水性和导电性的O、N自掺杂多孔材料，即活性污泥石墨烯气凝胶（SGA）。在氩气中高温退火可进一步提高材料的电化学性能。经700℃、2 h退火后的改性SGA（ANSGA）具有174 F/g的比电容值（2 A/g），以及优异的倍率性能、离子传输性能和循环稳定性，具有进一步加工制备电极材料的应用潜力，为石墨烯基材料绿色制备和剩余活性污泥资源化利用提供方向。

利用多元醇溶剂催化液化技术将椰衣直接液化得到生物基多元醇，用于制备聚氨酯缓冲包装泡沫材料。首先分析液化条件对液化过程及液化产物的影响，确定了较优的液化反应条件为：2%浓硫酸催化剂，液固比 6∶1（液化试剂与椰衣质量比），160℃ 常压反应80 min。然后将此条件下获得的液化产物（BP）替代部分石油基多元醇，制得聚氨酯泡沫（BPUF），通过力学性能测试、热重、扫描电镜、红外光谱等分析方法，研究BP含量对BPUF的影响。结果显示，35%BP替代量下获得的泡沫材料综合性能较好，泡孔平均直径为427 μm，密度为20.3 kg/m³，压缩强度为40.2 kPa，压缩模量为766 kPa，最小缓冲系数为2.27。通过本文获得综合性能较佳的聚氨酯缓冲包装泡沫材料，为椰衣资源综合利用提供新方法。