低共熔溶剂（deep eutectic solvents，DESs）通常是由一定化学计量比的氢键受体和氢键给体以氢键缔合的形式组成。因其具有低成本、无毒、饱和蒸气压低、热稳定性好、导电性好等优点，现已在有机合成、材料化学、电化学、生物质降解、催化等多个领域得到广泛应用。近年来，随着现代社会对高效能量存储和换热方面需求不断增加，低共熔溶剂在储能与传热等领域的应用受到研究人员的广泛关注。从“储与传”的角度详细综述了近年来低共熔溶剂在储能与传热方面的研究进展，从不同能量传递形式的角度出发主要分为以下两个部分：作为低共熔相变储能材料满足对潜热、相变温度及稳定性等方面的要求；作为传热工质满足对高效传热的需求。

生物油是一种可再生的碳中和有机资源，在液体燃料和高值化学品生产中显示出较大的潜力，对其大规模利用有助于实现碳中和目标。生物油因其固有的腐蚀性和化学不稳定性而需要提质以提高其应用价值。电催化加氢能够在常温常压下实现生物油加氢提质，该方法反应条件温和、操作简单、能源效率高，具有碳中和属性，为生物油提质提供了新的选择。综述了近年来生物油电催化加氢的研究进展，分析了不同生物油模型化合物在电催化加氢过程中的作用机理。讨论了真实生物油样品的电催化加氢实例，以证明电催化应用于生物油提质的可行性。最后，针对生物油电催化加氢提质技术面临的困难和挑战，提出了该领域未来的研究方向和重点，并展望了生物油电催化加氢提质工业化应用的前景。

有机-无机复合固态电解质不仅具有聚合物电解质的柔韧性和界面相容性，还能显著提高离子传导性和力学性能。然而，构建良好的填料/聚合物分散体系是制备此类复合电解质的难点，设计新型有强相互作用的功能化填料以调控界面渗流结构也面临巨大挑战。通过功能硅烷对无机填料进行化学键联改性或原位合成是解决无机填料与聚合物间分散性和界面相容性问题的有效策略。本文综述了在复合固态电解质中利用功能硅烷对无机填料进行表面改性和原位合成、功能硅烷作为复合固态电解质的交联中心和制备离子胶类复合固态电解质四方面的研究进展，重点阐述了硅烷功能化填料与固态电解质结构和性能之间的关系。最后对功能硅烷在有机-无机复合固态电解质中的应用研究进行了总结和展望。

利用可再生清洁能源——太阳能，将CO₂转化为一氧化碳、甲烷、甲醇等，因同时具有提供可持续燃料和解决全球变暖问题的潜力而受到越来越多的关注。铁基材料因具有金属/半导体的特性和独特的电子结构，在光催化还原CO₂领域具有广阔的应用潜力。基于此，各种具有高催化活性的铁基催化剂已经被设计来提高光催化还原CO₂的效率。概述了近年来铁基催化剂在光催化还原二氧化碳中的研究进展，对它们的结构特征和催化活性进行了阐述和比较，最后总结了铁基催化剂在光催化还原CO₂领域中待解决的问题，并展望了未来发展的方向。

采用等温溶解平衡法研究338.15 K时三元体系CaCl₂-SrCl₂-H₂O、CaCl₂-BaCl₂-H₂O和SrCl₂-BaCl₂-H₂O的稳定相平衡，进一步研究四元体系CaCl₂-SrCl₂-BaCl₂-H₂O的相平衡。根据实验数据，分别绘制了三元体系的相图和密度-组成图，四元体系空间立体图、相图、水图和密度-组成图。研究结果表明：CaCl₂-SrCl₂-BaCl₂-H₂O四元体系在338.15 K时没有复盐和固溶体生成，稳定平衡相图由1个共饱点、3条单变量溶解度曲线，3个结晶区组成，分别对应BaCl₂·2H₂O结晶区、SrCl₂·mH₂O（m=2，6）结晶区和CaCl₂·2H₂O结晶区。采用DFT模型进行338.15 K三元体系CaCl₂-SrCl₂-H₂O、CaCl₂-BaCl₂-H₂O和SrCl₂-BaCl₂-H₂O的溶解度计算，计算结果与实验结果基本吻合。针对CaCl₂-SrCl₂-BaCl₂-H₂O四元体系及三元子体系的稳定相平衡研究，可为综合开发利用油田卤水中的钙-锶-钡资源提供数据基础。

采用高温热台显微镜研究了非牛顿煤灰渣结晶过程的晶体生长规律及形貌特征，获得不同化学组成煤渣晶体的种类转变和长宽比变化等参数。基于实验获得的晶体生长规律，耦合晶体形貌、长宽比及熔渣固相随温度的变化关系式，修正悬浮液的黏度模型，建立了适用于非牛顿熔渣的黏温预测模型，并与实测黏温曲线对比和验证。该模型考虑了主要析出以单斜晶系或三斜晶系特征的长石类、黄长石、钙长石和镁硅钙石等单相和多相晶体形貌特征，并结合煤渣固相分数（范围0≤?≤0.8）和长宽比（1.0~16.0）等参数修正。结果发现，模型对于煤渣酸碱比范围为0.5~3.0，煤渣硅铝含量总和35%~70%（质量）范围，CaO含量低于30%（质量）、MgO含量为0~10%（质量）以及Fe₂O₃含量范围低于16%（质量）的煤渣黏度预测适用性较好。

太阳能裂解甲烷具有产物纯度高且环保的优点。对湍流条件下的甲烷高温裂解太阳能管式反应器进行计算流体力学（CFD）模拟，为提高太阳能甲烷裂解反应器的转化率，通过调节反应器结构对流场进行优化。为了更加准确计算太阳能辐射的加热效应，在湍流反应扩散模型中引入碳颗粒的生成和聚集模型，并采用离散坐标（DO）模型进行辐射模型求解。然后，在太阳能管式反应器中引入射流及挡板进行流场调节，并对挡板高度、射流流速及角度进行优化，达到强化反应过程的目的。优化后的反应器中，甲烷转化率可以提高约8%。以反应转化率和代表强化成本的黏性耗散为指标，筛选出不同离散条件下的Pareto最优解，并用支持向量机回归（SVR）算法对离散的Pareto最优解进行插值，得到操作曲线和与之相对应的最优射流角度及流速。

利用平面激光诱导荧光（PLIF）技术和酚酞显色反应，对不同Reynolds数（20<Re<420）下T型反应器内的复杂流动结构及界面反应进行了可视化研究。随着入口Re的增加，反应器内依次出现分离流、稳态吞噬流、非稳态吞噬流及非稳态对称流等流动模式。重点考察了不同流动模式下T型反应器内的界面反应特征，结合流动模式对混合效果、产物浓度分布及时间演化进行了分析，揭示了反应器内复杂流场对混合及界面反应的影响机理。结果表明，吞噬流三维旋涡结构使流体相互卷吸缠绕，通过折叠拉伸形成层状的流体界面，极大增加了反应物的界面接触面积，混合及反应程度显著提升，产物浓度较高且分布均匀。

泡沫金属具有超大比表面积和高热导率，将其填充于换热管内可用于制冷空调系统的强化传热。研究了R1234ze(E) 在泡沫金属管内的流动沸腾换热和压降特性。实验工况为：干度0.1~0.9，质流密度90~180 kg·m^-2?s^-1，热通量12.4~18.6 kW·m^-2。测试样件为泡沫铜填充管，孔密度为10~40 PPI、孔隙率为90%~95%。实验结果表明，R1234ze(E) 比R410A的传热系数低2%~10%，两相压降低30%~42%；当干度大于0.8时，低质流密度下泡沫金属管内传热系数随干度的增加增幅更大；泡沫金属在强化流动沸腾换热的同时，造成压降显著增加，换热影响因子的范围为1.23~2.90，压降影响因子的范围为6~45。开发了适用于R1234ze(E) 的泡沫金属管内流动沸腾换热和压降关联式，传热系数和两相压降的预测值与95%的实验值误差分别在±15%和±25%以内。

了解离心泵内微气泡的发生特性，对于优化现有基于旋转流场的微气泡发生装置的性能、提高工业废水废气的污染物去除率至关重要。在考虑气泡破碎合并的前提下，通过将双流体模型（TFM）与群体平衡模型（PBM）进行耦合，求解离心泵内气液两相旋转流场，研究了入口体积气含率（IGVF）、入口气泡尺寸对泵内气泡沿程尺寸变化、出口气泡尺寸分布的影响，并结合Luo等的破碎合并模型分析成因。结果表明，随IGVF增加，叶轮内气体聚集引起局部气含率陡升，气泡由破碎主导转变为合并主导，而后在蜗壳内气含率恢复正常，气泡又变为破碎主导，总体上出口气泡尺寸逐渐增大。另外，入口气泡尺寸对出口气泡尺寸的影响对IGVF敏感，当IGVF较低时，随入口气泡尺寸增大，出口气泡尺寸先增大后减小；而当IGVF较高时，由于泵内气体聚集，入口气泡尺寸的影响并不明显。

采用微观粒子图像测速法（Micro-PIV），实验研究了Reynolds数（Re）=50～800范围内去离子水在微肋直径D=0.4 mm微肋阵内的绕流流场特性，获得了不同Re下错排和顺排微肋阵内的流线分布与速度场，分析了Re与微肋排布方式对旋涡结构、流速分布等流场特性的影响规律。研究结果表明，在Re=50～700范围内，错排和顺排微肋阵内均出现涡结构，当Re=800时错排微肋阵内开始发生旋涡脱落；错排微肋阵内旋涡长度随着Re的增大而增加，而对于顺排微肋阵，在低Re时旋涡长度随着Re的增大而增加，当Re≥300后，旋涡长度保持微肋间距不再增加；顺排微肋阵内主流区顺流速度较错排微肋阵大，而错排微肋阵内横向速度大于顺排微肋阵且最大值比顺排微肋阵高约25%，微肋错排布置增强了流体的掺混。

采用二维床及D类玻璃珠颗粒，在表观气速U_g=0.267~0.978 m/s、摇摆幅值Θ=5°~15°、摇摆周期T=8~20 s的实验条件下，对摇摆流化床内气固流动过程及气体通过流化床的时均总压降进行了研究，并通过与常规直立床和倾斜床进行对比，分析了床体摇摆对气固流动的影响。结果表明，在平均角速度ω_ave>2(°)/s的条件下，当初始装料量和表观气速相同时，气体通过摇摆流化床的时均总压降低于直立床，高于相同最大倾角时的倾斜床；惯性力所产生的压降在0.15 kPa以下，其对床层压降的影响较小，床体倾斜导致气体向边壁区域聚集是影响摇摆流化床内气固流动特性的主要因素，由此导致床内存在固定床和下行移动床状态的非流化区域，使得处于流化区域的颗粒量减少，同时还降低了流化床层在竖直方向的静压。非流化区域的存在还会造成流化区域的气速高于直立床表观气速，两者表观气速之比为1.04~1.49。

当前，纳米粒子在土壤等多孔介质中的传输多采用单集去除率（η）进行定量描述。然而，单集去除率仅考虑单个介质颗粒对纳米粒子的作用，并未考虑介质颗粒之间的孔隙对纳米粒子的拦截效应，如T-E模型。鉴于此，采用持水度（f_r）来定量反映多孔介质的孔隙特征，并对现有的T-E模型进行了修正。实验表明，纳米粒子通过具有相同孔隙度（f）砂柱的穿透率并不相同，且与持水度（f_r）呈反比关系。在此基础上，将截留机制产生的碰撞效率（η_I）调整为与孔隙度（f）和持水度（f_r）同时相关的表达式来实现对原有模型的优化。此外，通过砂柱对纳米二氧化硅（nSiO₂）的传输实验和纳米二氧化钛（nTiO₂）在不同粒径石英砂中的传输实验证明，优化模型适用于不同粒径的多孔介质并可以更准确地预测纳米粒子在多孔介质中的迁移。

通过流场-声场同步测试实验，观测自由液面处双悬停气泡几近同时破裂，引起液面波动的瞬态流动行为与声学特性。利用短时傅里叶变换提取了声音信号的时-频谱图，同步分析了气泡破裂过程图像和声压图谱。结果表明，双悬停气泡相继破裂，气泡Ⅰ射流形成和气泡Ⅱ体积急剧收缩的时刻重叠，存在高于单气泡破裂0.5 Pa的声压激增现象，该声压峰值均大于单气泡破裂、体积急剧收缩、射流引起的声压幅值。双悬停气泡破裂引起的液面波动相向传播重叠时刻，也存在明显的声压峰值。其中，气泡Ⅰ射流形成和气泡Ⅱ体积急剧收缩重叠时刻的声信号中心频率约为1078 Hz；双悬停气泡破裂引起的液面振动波叠加时刻具有两个频域峰值，中心频率分别为1242 Hz和2063 Hz。

为了研究异型对于热管性能的影响，对三支铜-水热管进行了实验研究。加热温度范围为50~90℃，冷却水流量范围为40~104 L/h，对比不同工况下的启动性能、等温性能，结果表明，异型管在加热温度较低时可能出现“温度滞后”现象，从而使启动时间显著增加；异型使得热管等温性能变差但仍在可接受的范围内。对不同应用条件下的最大传热功率、蒸发段传热热阻、整体热阻进行了研究，实验表明：加热温度较低时，异型对于最大传热功率及传热热阻的影响较大，当加热温度大于80℃时，异型管与直管之间最大传热功率的差值缩小到30%以内，且此时的传热热阻达到10^-2量级水平。

探究静置液滴蒸发的动力学原理在众多的相关工业应用中举足轻重。在过去的数十年间，尽管相关领域的学者进行了大量的研究工作，但仍有一个关键的问题尚未解决，即液滴接触线附近的温度在蒸发过程中到底是如何变化的。通过直接测量的实验方法，报道了液滴在接触线固定不动的蒸发阶段，其接触线附近温度的详细变化过程。利用显微热敏荧光测温技术，其结果表明：液滴接触线附近自由界面的温度将沿径向发生急剧变化，并伴随一组在蒸发过程中不断发生演变的荧光同心圆环，这种荧光条纹带是由于液滴边缘的几何差异性所导致的局部强化蒸发冷却与一组热浮力驱动的对流辊相互作用产生的结果。本研究将为蒸发动力学提供新的认识，并有望在各种对传热系统的应用领域中促成新的进展。

丙烯氢氧环氧化一步法制备环氧丙烷（PO）相比于传统的PO工业生产方法在经济和环保方面具有不可比拟的优势。Au/TS-1双功能催化剂在该反应中展现出较优的PO性能，针对其中TS-1催化PO开环异构生成副产物进行了研究，结合PO在堵孔TS-1分子筛（TS-1-B）和Au/TS-1-B催化剂上的反应性能和红外表征结果，采用理论计算探究了Ti-Defect位点上丙醛和丙酮的生成路径以及涉及的能量变化。结果显示PO在TS-1上的异构化主要经历碳氧键断裂和氢原子转移重排两个过渡态，以及具有五元环结构的双配位丙氧基物种中间体。相比于丙醛，丙酮由于生成过程中氢原子重排的过渡态能垒较高而具有更低的异构化选择性。所揭示的TS-1上PO吸附及异构化反应机制将为钛基丙烯环氧化催化剂的结构改性以增强PO脱附从而提高PO选择性提供理论依据。

采用火焰喷雾合成法制备了Sr²⁺、Cu²⁺分别取代A、B位的La_0.8Sr_0.2Mn_1-xCu_xO₃ （x=0，0.1，0.2，0.3，0.4）钙钛矿催化剂，并用于CO催化氧化实验，研究了水蒸气和CO₂对催化剂CO氧化活性的影响。对不同取代量La_0.8Sr_0.2Mn_1-xCu_xO₃ 催化剂进行了XRD、SEM、EDS、BET、XPS、H₂-TPR和O₂-TPD等表征测试。结果表明，火焰喷雾合成法制备的钙钛矿催化剂具有良好的钙钛矿相、疏松多孔结构和催化氧化活性。其中，La_0.8Sr_0.2Mn_0.9Cu_0.1O₃分别在119.4℃和133.3℃实现50%和90%的CO转化率。掺杂水蒸气和CO₂会与CO在催化剂表面形成竞争吸附，导致5种催化剂性能衰减，但La_0.8Sr_0.2Mn_0.9Cu_0.1O₃仍能在150.2℃实现90%的CO催化转化，在连续稳定性催化氧化测试中，5种催化剂性能衰减不超过10%。结合上述CO催化氧化实验，火焰喷雾合成法制备的催化剂具有良好的稳定性和催化活性，适合制备高CO催化氧化活性的钙钛矿催化剂。

考察了碳五烷烃的热裂解和催化裂解反应性能，发现正戊烷和异戊烷的裂解反应产物存在差异；进一步分析了正戊烷和异戊烷的裂解反应机理，以及裂解生成低碳烯烃和甲烷的区别。结果表明，在热裂解条件下，正戊烷的（乙烯+丙烯）选择性高于异戊烷，异戊烷的丁烯和甲烷选择性高于正戊烷；650℃时，正戊烷和异戊烷的热裂解产品中（乙烯+丙烯）、丁烯、甲烷的选择性分别为37.48%、7.23%、6.75%和19.57%、25.16%、9.36%。而在催化裂解条件下，异戊烷的（乙烯+丙烯）、丁烯、甲烷选择性均高于正戊烷；650℃时，正戊烷和异戊烷的催化裂解产品中（乙烯+丙烯）、丁烯、甲烷的选择性分别为37.16%、9.11%、7.80%和47.70%、14.45%、13.79%。此外，发现在高温裂解条件下异构烷烃比正构烷烃容易裂解生成丁烯和甲烷。

低碳烯烃（{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}/{\mathrm{C}}_{\mathrm{5}}^{=}）催化裂解生成高附加值产物{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}，同时实现C₄/C₅资源的高效利用，具有重要的研究意义和工业应用价值。高选择性生成烯烃类产物，尤其是目标产物{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}，同时减少非烯烃类副产物的产生，是{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}催化裂解技术发展的重要方向，其核心在于高效催化剂的研制。目前工业催化剂主要是改性的ZSM-5。钛硅分子筛TS-1是工业环己酮液相氨肟化过程中的高效催化剂，其失活后显示出典型的Br?nsted酸性质，基于此，发展了失活TS-1作为催化剂高效催化{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}裂解制{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}的方法，结果表明，失活TS-1经酸洗处理和K⁺交换修饰后，显示出高活性、高选择性和高稳定性的特征。进一步研究显示，失活TS-1的催化裂解活性中心为呈Br?nsted酸性的、与钛羟基相邻的硅羟基（Si—OH(Ti)），该酸中心结构不同于ZSM-5的骨架桥式铝羟基（Si—(OH)—Al），表现出相对较弱的酸强度特征，因而促进了{\mathrm{C}}_{\mathrm{4}}^{=}催化裂解生成{\mathrm{C}}_{\mathrm{3}}^{=}的主反应路径，抑制了氢转移副反应路径。失活TS-1催化剂Br?nsted酸中心的发展与应用为废催化剂固废资源的资源化利用提供了新思路。

以Pt为活性组分、经不同浓度草酸铝处理的USY分子筛为载体，制备了Pt/USY催化剂，并用于菲一步加氢饱和反应和加氢异构反应体系。由于金属活性位点Pt上易发生加氢反应，USY载体酸性位点上易发生异构反应和裂解反应，实验分别考察了Pt颗粒、载体的酸强度和酸量对菲转化率和产物分布的影响。结果表明，活性金属Pt颗粒尺寸及分散度直接影响菲加氢饱和产物分布；草酸处理后制备的催化剂Pt/0.05-USY、Pt/0.1-USY较未经酸处理的Pt/USY更利于菲加氢反应。全氢蒽是菲向目标产物烷基金刚烷转化的关键中间产物，异构产物烷基金刚烷生成需在USY分子筛Br?nsted酸位点完成；随着催化剂载体酸量和酸强度的降低，裂解反应程度迅速减弱；菲加氢反应最终产物以加氢饱和反应产物为主；使用Pt/0.1-USY催化剂异构反应产物烷基金刚烷收率为2.3%。

苯酚和合成气均为工业生产中重要的基础化工原料。以自制的活性炭为催化剂，以纤维素为原料实现了催化热解液相产物中苯酚和气相产物中CO的同时富集。实验发现，生物质灰分中的钾、热解过程中催化剂/纤维素质量比和热解温度均对气液相产物的品质有着不同程度的影响。研究表明：钾的存在不利于热解产物品质的提高。钾虽然提高了生物油中苯酚的富集度，但降低了实际产率。而热解气中CO的浓度和产率均下降。对催化热解条件的研究表明热解温度450℃，催化剂比例为1∶1时可获得最佳的热解产物。此时，生物油中酚类物质占可检测有机物相对含量的62.31%，其中苯酚为45.37%，产率为1.78%（质量）。热解气中CO的浓度和产率分别为69.21%（体积）和 169.95 ml/g，热值为12.93 MJ/m³。

针对亲和层析介质的非特异性吸附，基于脉冲响应法，建立了定量表征方法。以牛血清白蛋白、酵母发酵液和CHO细胞培养液作为典型杂质，考察了四种蛋白A亲和层析介质和两种基质微球，在不同pH和盐浓度条件下非特异性吸附。发现介质和基质对杂质均有不同程度的吸附，在酸性条件下非特异性吸附相对较强。对于不同料液，存在不同的杂质吸附机制，可通过静电、疏水作用或两者共同作用结合。两种介质和基质的比较结果表明，琼脂糖基介质的非特异性吸附主要依赖其基质微球与杂质间相互作用，而聚甲基丙烯酸酯基介质对杂质的吸附作用强于其基质微球。结果表明，本文建立的非特异性吸附定量表征方法切实可行，可用于量化表征介质非特异性吸附，探究相关作用机制，为介质研发提供新的分析方法和依据。

蒸气渗透（VP）膜分离不存在膜污染风险，在生物乙醇生产中具有广阔的应用前景。将聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜和以二维沸石咪唑骨架（ZIF-L）为填充基质制备的PDMS（ZIF-L/PDMS）混合基质膜，分别用于VP膜分离与菊粉水解液发酵制乙醇过程的耦合，分析了二者在耦合过程中的分离性能和发酵性能。探究了不同膜分离方式、不同类型膜及操作条件对膜分离性能的影响。实验结果表明，当料液浓度为5%（质量）、蒸气循环流量为1.5 L·min^-1时，ZIF-L/PDMS混合基质膜的VP性能高于渗透汽化（PV），归一化总通量达到1148.78 g·m^-2·h^-1，分离因子高达19.14，显著提升了乙醇分离性能。ZIF-L/PDMS混合基质膜用于VP耦合发酵，实现了耦合过程的高渗透性和乙醇选择性，与文献报道相比，乙醇移除效果最优，乙醇产率和时空产率分别达到0.421 g·g^-1、3.07 g·L^-1·h^-1，两个指标明显高于单独发酵，极大地提高了乙醇生产效率。因此，ZIF-L/PDMS混合基质膜在原位分离发酵乙醇方面具有很大的应用潜力。

为了获得高性能的混合基质膜，有效捕集烟道气中的CO₂，设计了对CO₂有优异的扩散选择性和吸附选择性的氮硫共掺杂多孔碳球添加剂，实现了烟道气中CO₂/N₂的高效分离。选用表面含氧基团丰富的葡萄糖作为碳源，硫脲作为氮源和硫源，通过水热法制备了氮硫共掺杂碳球（NSC），并用KOH活化，获得了具有多孔结构的氮硫共掺杂碳球（NSPC），再加入聚醚嵌段酰胺（PEBA）中制备出PEBA/NSPC混合基质膜。采用FTIR、XRD和BET表征了材料的化学结构和孔结构，借助力学性能表征了膜的两相界面相容性。系统研究了PEBA/NSPC混合基质膜中葡萄糖与硫脲的质量比、NSC和KOH的质量比、NSPC的添加量、操作压力、操作温度，以及模拟烟道气条件对膜CO₂渗透性、CO₂/N₂选择性的影响。结果表明：NSPC材料成功实现了氮、硫元素的共掺杂，而且具有较好的孔结构。在操作温度25℃、操作压力0.2 MPa的条件下，混合基质膜中NSPC添加量为3%（质量）时气体分离性能最优，CO₂渗透系数和CO₂/N₂选择性分别为589 Barrer和64，相比纯PEBA膜分别提高了244%和139%。这是因为多孔碳球的微孔结构显著提高了CO₂的扩散选择性，同时氮、硫元素的掺杂因为酸碱相互作用和良好亲和性有效提高了CO₂的吸附选择性。稳定性实验表明，PEBA/NSPC混合基质膜在360 h连续运行过程中气体分离性能稳定，具有较好的工业应用前景。

淡水资源日益短缺，发展膜法海水淡化技术是满足世界淡水供应需求的重要途径，但是寻找合适的膜材料依然是人类面临的挑战。ZSM-5沸石分子筛膜（简称沸石膜）具有规则的孔道结构、合适的孔径尺寸（0.51~0.56 nm）以及可调变的硅铝比，在有机物脱水分离应用中展示了优异的选择性及良好的渗透性和稳定性。基于其孔径尺寸介于水分子和盐离子之间，其在海水淡化脱盐领域也具有应用潜力。在大孔α-Al₂O₃载体上采用二次生长法制备了ZSM-5沸石膜，考察了晶化时间与合成液的硅铝比对ZSM-5沸石膜成膜和渗透蒸发脱盐性能的影响，并采用XRD、SEM、EDS与水接触角表征了合成膜的相结构与结晶度、骨架组成表面特性等膜的结构性质。结果表明：通过二次水热法采用合成液摩尔配比为n（Al₂O₃）∶n（SiO₂）∶n（Na₂O）∶n（NaF）∶n（H₂O）=0.05∶1∶0.21∶1.01∶55的合成液在175℃下晶化48 h为最佳的合成条件，制备了Si/Al比为10、接触角为17.5°的亲水纯相致密ZSM-5沸石膜，并在75℃下对3.5%（质量）的NaCl水溶液进行了渗透蒸发测试，水的通量和盐离子截留率达到8.35 kg·m^-2·h^-1和99.99%，且性能在60 h的时间依存性测试后依然稳定，表现出了很高的海水淡化工业应用潜力。

基于Gibbs自由能原理， 提出过程工业环境污染治理与产品加工过程相统一的广义生产系统及其自由能衡算方法， 以污染物排放对应的自由能耗散与产品加工必需的有效自由能耗之比（自由能耗散比， RFED）表征环境污染的热力学代价， 通过模型分析阐明过程工业尾气封闭循环是具有热力学普遍意义的尾气治理技术路线。以湿法磷酸现行尾气达标排放工艺为例， 模型分析指出其自由能耗散比为2.54， 即尾气污染物排放自由能耗散超过产品加工过程必需的有效自由能耗1.54倍， 这是诸多滥用空气为热/质载体的末端排放工艺过程共同特征， 亟需采用尾气封闭循环予以改善， 亟待发展基于低品位热/质分离回收的尾气净化关键技术、以减排/增收效果强化尾气封闭循环的经济性。本文根据针对湿法磷酸尾气封闭循环取得的一系列单元技术开发成果及其应用前景进行初步报道， 以期引起更多共鸣。

针对传统氨-空气氧化制硝酸工艺尾气NO_x和N₂O排放，通过化工过程自由能耗散比模型分析指出污染物扩散所致环境自由能耗散可达产品加工有效自由能的66.2%。为此提出绿电制硝酸（GPtNA）尾气封闭循环新工艺，将电解水制氢/氧和空分制氧/氮两个单元耦合嵌入合成氨与硝酸工艺圈，以电代碳，提供绿色氢、氧、氮资源；与传统硝酸工艺相比，吨产品（HNO₃ 100%）减碳0.356 t、CO₂减排1.31 t、回收NO_x与N₂O各1.01~1.70 kg，对硝酸工业减碳降污具有重要意义。新工艺开发依托成熟的合成氨、硝酸与空分技术，利用绿电制氢电耗4.3 kW·h/m³等前沿成就，硝酸产品理论电耗为2560 kW·h/t、其成本可与传统硝酸工艺理论氨耗269.8 kg/t相竞争，当可再生（水、风、光）电价低于0.22 CNY/（kW·h），GPtNA工艺具有资源、环境和经济性全面竞争优势。

换热器作为化工过程中重要的热量传递设备，一般需要持续运行较长时间，期间由于结垢热阻的不断累积，换热器的换热效率将随时间逐渐下降，直至无法满足工艺要求。在实际的工业换热过程中，工艺人员通常会对换热器进行裕量设计，然而，当换热器需要运行的时间增长或者裕量设计不足时，面对不可避免的结垢增长，常用的流量控制策略在换热器运行末期的调节效果逐渐变差，旁路控制的方案无法实现全周期的持续控制。因此，本文首先在渐近增长模型的基础上建立了换热器结垢累积的积分渐近模型，该模型考虑了过程参数对结垢速率的影响；其次，以一个用于水循环的小面积换热器为例，分析了考虑结垢增长的条件下流量控制和旁路控制的调节效果；最后，针对结垢过程的慢时变和持续性等特点，设计了基于流量与旁路开度的控制系统重构方案。示例的运行结果表明，对于同样面积裕量有限的换热器，这一控制方案能延长其使用寿命，实现其全周期持续可控的目标。

冷热电联供是提高能源综合利用效率的有效途径，其系统设计与运行策略通常相互耦合，因此实施联供系统的集成优化至关重要。本文同时考虑全生命周期内的投资与运行成本，提出以年度总成本最小化为优化目标，结合联供系统中燃气轮机、余热锅炉、吸收式制冷机等设备特性方程，以及针对以电定热、以热定电和混合热电三类典型运行策略，设置了冷、热和电三种负荷需求能量平衡方程，最终构建了包含固定电/热效率和动态电/热效率的联供系统设计与运行集成优化模型。所提方法应用于典型商业楼宇的冷热电联供系统优化设计，结果表明，只有通过综合运用混合热电运行策略、动态电/热效率和全年负荷特性数据，才有望获得合理可行的最优设计方案。

为解决现有干气密封端面型槽型线方程表征能力不强和结构参数定义体系不统一的问题，提出了一种基于径向微段组合以表征任意形状型线的广义对数螺旋槽结构模型。给出了广义对数螺旋槽结构参数定义体系，对比了不同压力和速度条件下广义螺旋槽与经典螺旋槽干气密封的开启力、气膜刚度和泄漏率等稳态性能，重点研究了广义螺旋角分布和型线周向偏转两个特征量对干气密封性能的影响，基于不同目标函数获得了广义螺旋槽的最优形状。结果表明：型槽上游侧壁型线形状对各项稳态性能参数均有显著影响，而下游侧壁型线形状仅对泄漏率和气膜刚度影响显著；经典对数螺旋槽是一种流体动静压效应很强的端面结构，单纯依靠型线优化难以使气膜承载力显著提高，不过在低压高速条件下优化广义螺旋角分布，在高压低速条件下合适设置型线周向偏转有望提高干气密封的气膜刚度和刚漏比。

为改善PAO10体系的润滑性能，合成了一种油溶性离子液体并与T321及二氧化硅进行对比。通过同步热分析仪测试PAO10润滑体系的热稳定性；通过SRV-IV微动摩擦磨损试验机对比评价不同离子液体的摩擦学性能；通过非接触式三维轮廓仪和扫描电子显微镜对磨斑形貌和磨损体积进行了表征；通过EDS和XPS元素分析对磨斑表面化学成分和化学变化进行分析。结果表明合成的油溶性离子液体可以显著提高PAO10体系的热稳定性，且无论在常温还是高温下，都具有优异的减摩抗磨性能，并极大地提高了PAO10体系的极压承载性能。通过实验结果推测极性元素P、S在摩擦过程中发生摩擦化学反应，生成的摩擦化学膜有效地抑制摩擦副之间的直接接触，提高了PAO10体系的减摩抗磨性能。

巴氏芽孢八叠球菌（Sporosarcina pasteurii）产生的脲酶可水解尿素，生成的CO₂与氯化钙反应获得碳酸钙晶体，不同形式的脲酶溶液对碳酸钙晶型有显著影响。用发酵液上清液中的脲酶催化，可以获得由纳米级球霰石自组装成的介孔空心微米纯球霰石；用菌体中的脲酶催化可获得100%的方解石。红外光谱分析表明，细胞破碎后的粗脲酶溶液获得的椭圆形碳酸钙受到富含羟基物质的影响。进一步探究了脲酶活性和反应物浓度对球霰石的影响，并发现获得的纯球霰石在7 d内非常稳定，有望作为药物载体使用。

将甲烷或氢气与氨气共燃可以克服NH₃火焰的点火能量高、燃烧速度慢的缺点。为了解NH₃作为燃料的燃烧特性，对含NH₃燃料进行一维层流预混火焰数值模拟，研究其层流火焰速度及NO排放特性。采用文献中5个简化反应机理进行数值计算，发现Okafor机理模拟NH₃/CH₄/air火焰精度更高；Xiao机理模拟NH₃/H₂/air、NH₃/air精度适中，计算时间较短。此外，开展了当量比、燃料混合物组分比例、压力等参数对含NH₃燃料燃烧时烟气中NO浓度影响的研究。研究发现：含NH₃燃料燃烧时NO主要通过OH、H、O自由基和O₂分子的消耗而生成，主要通过与NH_i（i=0， 1， 2）自由基反应消耗；含NH₃燃料在富燃状态下燃烧可有效减少NO排放，但富燃燃烧效率低，可采用富燃-贫燃分级燃烧技术来提高燃烧效率，同时保持NO的低排放；掺有较多NH₃的含NH₃燃料在中高压下燃烧时可有效减少NO排放。

以3种粒径餐厨沼渣为原料，在600℃下热解制备生物炭，研究粒径对沼渣（BR）及生物炭（BRC）中磷和重金属的影响，并采用TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估对其安全性进行系统研究。结果表明：BR及BRC中的磷主要以酸溶态磷（HCl-P）为主，残渣态磷（Res-P）次之，其余磷形态含量较低，总磷含量均呈现出随粒径增大而降低的趋势。热解促进H₂O-P、NaHCO₃-P和NaOH-P向HCl-P和Res-P转化。随着粒径的增大，BR中Cu、Zn总量增加，Cr减少，BRC中的Cr、As总量增加，Zn、Pb减少。并且BR中Cr、Zn、Pb和As中可氧化态和残渣态F3+F4随粒径增大而减少；BRC中Cr、Pb、As中F3+F4随粒径增大而减少，而Cu、Zn、Cd与之相反。TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估结果表明BR及BRC中重金属均属于低风险水平。

对有钙源条件下Sporosarcina pasteurii诱导碳酸盐-铀共沉淀修复低浓度铀废水的性能开展了试验研究。试验结果表明，该细菌能分泌脲酶水解尿素诱导产生方解石并促使其与铀发生共沉淀，使废水中铀的去除率达到95.38%；该细菌能够耐受的铀浓度高达500 mg/L；铀的去除率随Ca²⁺浓度的升高而增加；温度在30℃左右和碱性环境有利于方解石与铀的共沉淀。对沉淀产物进行XRD、SEM-EDS表征分析表明，其主要成分为方解石，且包含铀元素；消解分析表明，在方解石形成过程中铀以共沉淀的方式被固定到了沉淀产物中。本研究表明，Sporosarcina pasteurii诱导碳酸盐-铀共沉淀对修复低浓度铀废水有潜在应用前景。

腐殖质的去除效率是催化臭氧氧化降解垃圾渗滤液RO浓液中有机物的关键，活性炭负载金属铈催化剂（Ce-AC）催化臭氧氧化可有效提高腐殖质的去除效率。本文通过XRD、SEM和EDS等手段对Ce-AC催化剂进行表征，对比不同催化剂催化臭氧氧化对RO浓液COD去除及可生化性的影响，通过降解产物光谱分析明晰腐殖质的降解机制。结果表明，铈氧化物是以CeO₂萤石晶型的形式负载在AC上，负载后的AC比表面积和孔容积减少，平均孔径增加。催化剂Ce-AC对COD和UV₂₅₄的去除效果最好，为44.7%和67.3%，出水可生化性显著提升，B/C比从0.06提升到0.47。紫外-可见光谱表明，体系代表腐殖质的芳香类化合物降解效率明显；三维荧光光谱表明体系中腐殖质类物质被极大程度地降解，荧光区域积分的结果表明腐殖质类物质的去除效率达到了66.7%；傅里叶红外光谱表明腐殖质类物质被氧化分解成了相对小分子的碳水化合物和有机胺、硫和醇等。

三氯生（TCS）、纳米铜（CuNPs）等新型污染物进入污水处理系统后会抑制生物硝化效果，且对污泥微生物的长期暴露可能引发抗性基因的富集与传播风险，本研究通过添加零价铁改善受污染物抑制的生物硝化作用。在TCS、CuNPs的单独及联合暴露下，通过测定出水氨氮浓度探究零价铁对污泥硝化的强化作用，通过测定污染物浓度、硝化酶活力、硝化功能基因丰度及微生物种群结构探究零价铁强化生物硝化效能的机理；此外，探究了零价铁对TCS抗性基因（mexB）及铜抗性基因（copA）富集规律的影响。在硝化作用受到TCS、CuNPs抑制时，零价铁的引入可一定程度提高（0.5%~6.7%）一个反应周期内氨氮的去除效率，且长期运行中零价铁有利于硝化效率的提高与恢复。机理研究表明零价铁可降低系统中Cu²⁺和TCS的浓度，从而减轻污染物的毒性，此外，零价铁可提高两种硝化酶——AMO酶和NXR酶的活性，增加amoA酶功能基因的丰度，促进Nitrospira和Lacibacter的增长，因此强化了污泥的硝化性能。值得注意的是，TCS和CuNPs的暴露会引起mexB基因及copA基因的富集，而零价铁亦会增加mexB、copA基因的丰度，提高抗性基因的传播风险。

研究了基于低温辐射散热的储热型太阳能供暖系统。分析了平板热管型太阳能集热器的集热特性和相变储热材料的吸/放热特性，揭示了相变储热单元温度场不均匀度的变化规律，测定了相变储热单元的热传输速率及系统的太阳能综合利用能力，优化了毛细管网运行条件，讨论了系统经济性。结果表明：平板热管型太阳能集热器热损系数为5.5447 W/（m²·K），截距效率为86%；相变储热材料熔点及相变焓分别为55.69℃、163.09 J/g；相变储热单元温度场不均匀度在储热/放热阶段的变化趋势基本一致，平均储热速率和放热速率分别为1.829、1.803 MJ/h；系统的太阳能综合利用能力为0.2132；毛细管网的最佳进口温度和散热温差分别为36、8℃；系统初投资和运维成本分别为225.8、4.28元/m²，静态投资回收期为8.7年。

以电动汽车的方型LiFePO₄/石墨动力实验电池为研究对象，探究其在45℃恒温箱下1C充放电循环的失效机理。通过对电池进行解剖，系统分析了电池循环前后正负极片的厚度、形貌、结构和克容量的变化。随着电池在45℃高温下循环，电解液分解以及Fe溶出损失、SEI膜再生长，消耗大量的活性锂，交流内阻增加导致电化学极化增大，活性锂消耗引起负极容量损失为6.7%，负极结构变化造成的容量损失为22.64%。结果表明石墨负极动力学性能的衰减是电池失效的主要因素。

采用简单的一步电沉积方法制备了Cu²⁺掺杂的MnO₂材料。通过XRD、SEM、TEM等方法对材料进行了表征，结果表明其具有蓬松多孔的纳米结构，作为电池正极材料时有利于Zn²⁺的存储，具有较高的电池容量。与未掺杂样品相比Cu²⁺掺杂的MnO₂材料有更好的电化学性能，在电流密度为200 mA/g时，比容量达到235 mAh/g，增加了47.8%，阻抗也由997.3 Ω降到了564.3 Ω。

近年氢能已迅速成为能源领域“新宠”，正在迎来快速发展的战略机遇期，但氢安全问题仍然是制约其发展的关键，尤以高压氢气储运设施泄漏后引发喷射火灾害较为突出。为了探究高压氢气泄漏过程并对其引发喷射火灾特性参数变化进行评估，本文采用理论分析和实例验证相结合的方法对两起高压氢气泄漏实验案例（90 MPa氢气瓶和6 MPa氢气管道）进行了研究。结果表明：通过模型精度检验，Abel-Nobel气体状态方程适用于当前常用的多种高压氢气储运设施泄漏过程的描述。基于Abel-Nobel气体状态方程、火焰尺寸模型、辐射分数模型和热辐射模型构建的高压氢气泄漏喷射火过程预测模型对实验案例中的泄漏出口气体质量流量、氢喷射火焰长度和辐射热场等的模拟计算结果与实验测量数据基本一致，验证了模型有效性及所含假设合理性。另外在计算中还需要结合实际情况充分考虑高压氢气储运设施发生泄漏时产生的能量损失以及等温流动过程，从而对模型预测精度进行修正。上述结论对于工程实际、氢能安全利用以及灾害预防等具有重要现实意义。

当前环境问题日益突出，天然工质氨作为环保性制冷剂再次引起科学界的广泛重视。但NH₃存在可燃可爆性问题，在实际应用中存在着一定的安全隐患。采用量子化学密度泛函理论计算方法，在M06-2X/6-311+G（d，p）的计算水平上，对NH₃的燃烧及阻燃机理开展研究，得到反应过程的微观反应路径。研究表明，NH₃可通过三种方式发生燃烧微观反应，一是发生自身裂解反应，生成H自由基；二是与氧气发生碰撞反应，生成OOH自由基；三是与活性自由基发生碰撞反应，生成新的活性自由基，NH₃可与H、O、OH自由基反应，反应能垒较低。此外，还计算了两种典型的阻燃基团F和CF₃对可燃分子NH₃的微观阻燃路径，验证其阻燃效果。本文从微观分子的角度考察了可燃工质氨的燃烧及阻燃机理，为新一代低温室效应工质的燃烧及阻燃机制提供了参考。

通过自主设计并搭建小型实验平台，研究障碍物阻塞率梯度依次为0、0.05、0.1、0.15时，甲烷火焰传播过程的火焰结构变化、火焰前锋动力学以及压力演变。结果表明：阻塞率梯度为0和0.05的工况，经过障碍物后的火焰前锋会由模糊逐渐变得清晰，随后火焰前锋会向燃烧区凹陷；而阻塞率梯度为0.1和0.15工况的火焰在经过障碍物后，前端始终模糊，随后湍流燃烧加剧，迅速在整个管道爆燃，并无火焰前锋凹陷现象。阻塞率梯度对火焰瞬时速度影响较大，而对平均速度并无太大影响。随着阻塞率梯度从0增大到0.15，最大火焰速度会明显提升，而平均火焰速度却近似一致。此外，高阻塞率梯度的障碍物组有利于压力积聚，随着阻塞率梯度的增大，峰值超压也呈现规律性的增大，达到峰值超压所需的时间也相应延长。