液固两相流化床具有液固相接触效率高、传质和传热性能好、颗粒分布均匀等优点，已被广泛应用于众多工业过程中。然而，流化床中与传质过程耦合的颗粒流化的复杂非线性特征及其湍动特性，使得对传质过程特性的研究十分困难。且仅依靠实验观测和理论预测难以揭示多相流相互作用规律，无法获得全面和详细的速度场和浓度场分布情况。近年来，数值模拟的快速发展为深入探索流化床中液固两相流动行为及其与传质过程耦合问题提供了重要的途径。本文对流化床液固两相流动与传质过程模拟方法进行了综述，并对其未来研究趋势进行了展望。借助于计算传质学理论可以更精确地预测局部浓度的分布情况，进而可以深入分析液固两相流化床中的传质过程规律与传质特性，为液固两相流化床的设计和优化提供理论基础。

随着高分子材料在人类生产生活中的广泛应用，其防火安全性问题日益凸显，高效环保阻燃抑烟剂的开发成为当前材料领域亟待解决的问题之一。然而，与发展较为成熟的阻燃剂研究领域相比，世界各国在抑烟剂方面的研究普遍处于起步和初期发展阶段。同时，多数抑烟剂的研究处于阻燃剂的从属地位，即在阻燃剂的基础上附加抑烟的性能，对单功能抑烟剂的开发重视度不够，限制了其进一步的发展。高分子材料中结构和官能团的多样性使其燃烧和发烟机理有显著不同，因此针对不同种类的高分子材料的燃烧和发烟过程，其阻燃和抑烟剂在组成和结构上的设计亦应有明显区别。以同一种材料实现阻燃和抑烟的兼顾，往往顾此失彼，导致两者性能均无法得到最大的发挥。因此，本文提出将阻燃剂和抑烟剂的功能分离开来的设计思想，加强单功能抑烟剂的研究投入，对阻燃/抑烟材料的化学组成和结构分别进行有针对性的设计，再进行功能优化复配，将是实现高分子材料高效阻燃抑烟的有效途径之一。

氨是化肥、涂料等领域中重要的化工原料，是产量第二高的商用化学品。目前，90%以上的氨均来自Haber-Bosch法，该工艺需要高温、高压条件，能耗较高，且依赖化石燃料的使用，产生大量CO₂排放，在倡导节能环保的新时代下，该工艺面临严重的能耗及环保问题。电催化氮还原合成氨工艺是一种采用电能驱动的节能工艺，且原料为绿色环保的H₂O和N₂，其有望替代传统合成氨工艺。但是目前该工艺存在一些技术难点有待突破，使其产氨速率、法拉第效率等性能不高，距离商用化生产差距较大。分析总结了该工艺的技术难点，围绕该领域的优化策略，重点综述了针对合成氨电化学系统的改进措施，以及近几年文献报道的研究进展，最后对该领域的未来发展进行展望。

在百年流态化的研究过程中，涉及到直径不同的流化床。但是，多以流化床的大型化为研究目标，对微型流化床及其本身特性的研究很少。作为专门处理固体颗粒的流态化单元过程，其装置的微型化将兼具微通道反应器和宏观流化床各自的优点，是流态化研究的重要方向。鉴于气固微型流化床已有全面的国内外进展综述，本文仅对液固和气液固微型流化床的国内外研究进展进行分析。结论性内容包括：液固微型流化床床径减小，壁面效应增强，最小流化液速实验值大于Ergun公式计算值；需对描述液固均匀膨胀流化规律的Richardson-Zaki方程加以修正。气液固微型流化床内存在4种典型流型：半流化、弹状流、分散鼓泡流和液体输送流；由于床径减小，出现半流化状态，依据压降表观液速关系曲线等无法确定最小流化液速；气液固微型流化床的反应性能得以有效提升；最后给出了进一步研究的方向，以期为后续研究提供参考。

氮化硅(Si₃N₄)具有优异的物化性能，在国防、电子信息等关键领域都占据重要的地位。高质量粉体是制备高性能Si₃N₄陶瓷的首要前提。通常高质量Si₃N₄粉体需要满足粒径细、分布窄、α相含量高、杂质含量低等条件。基于合成反应体系综述了当前国内外制备Si₃N₄粉体的方法，着重从强化传热与传质角度介绍了改善粉体质量的研究进展，并介绍了当前工业生产现状，展望了高质量Si₃N₄粉体制备技术的发展趋势和方向。

全球电动汽车和智能手机市场的逐年扩大，直接促进了全球锂离子电池市场规模的增加，锂离子电池的回收与再利用具有重要的经济和社会价值。本文综述了废旧锂离子电池正极材料的主要回收方法，包括梯次利用法、火法冶金法、湿法冶金法和直接回收法，重点综述了湿法冶金法的工艺流程和重要步骤，介绍了机械处理与正极材料浸出、浸出液的回收利用、有价值金属产物的再生合成的研究进展，最后对湿法冶金综合回收废旧锂电池正极材料的未来发展进行了展望。

锂金属电池具有较高的理论比容量和最低的氧化还原电位，被认为是最有前途的电化学储能器件之一。然而，金属锂阳极上的锂枝晶所引起的一些关键问题严重阻碍了其实际应用。首先从离子浓度、电场、应力、温度四方面因素介绍了多形貌锂枝晶成核和生长机理；同时，总结了一些用于表征锂枝晶的先进技术；并归纳了抑制锂枝晶形成的策略，包括控制锂枝晶成核的亲锂表面电极、非均相晶核，控制锂枝晶生长的三维导电基体、物理涂层，以及具有固定阴离子的纳米结构电解质和形成球形锂沉积的盐包水电解质。最后提出了挑战和展望，探讨了锂枝晶的未来研究方向。

塑料“白色污染”越来越引起人们的广泛关注，在自然界微生物的作用下能降解成为二氧化碳、水和无机物的生物降解材料是解决问题的一种有效途径。新型生物降解聚酯的开发离不开对材料生物降解性能的研究和评价方法的开发，为此，本文评述了生物降解聚酯的类型及其生物降解性能、聚酯降解微生物与酶的研究进展，介绍了土壤、堆肥和水体环境中的材料生物降解性评价方法。可以看到低成本、高性能是生物降解聚酯的发展方向；现有聚酯降解微生物和酶尚不能满足聚酯工业回收应用要求，需开发更高效、更稳定的酶；目前生物降解评价方法受接种环境影响大、评价周期长且难完全模拟材料在自然环境中生物降解行为，新型生物降解聚酯的开发也亟需可靠、快速的降解评价方法。

由于在流体流动、传质、传热及反应等方面良好的调控能力，微化工技术成为化工学科重要的发展领域。综述了近年来以CO₂应用为背景的微化工系统中的多相流与传质的研究进展。从流体流动和传质机理出发，分别介绍了物理吸收和化学吸收过程的传质规律。总结了二氧化碳资源化利用的应用进展。展望了微化工技术在二氧化碳吸收与传质方面的发展前景。

目前，我国城市及工业污水产生量已达7.34×10¹⁰ t/a，对其处理产生的污泥量达7.29×10⁷ t/a。污泥的主要去向为土地利用、焚烧发电和建材利用等。在这些再利用过程中，重金属特别是Cr、Cu、Zn、Ni等对其再利用影响较大。污泥处理多采用热解处理，重金属在处理过程中会富集在热解残渣中。阐释重金属在热解残渣中的形态分布，对于其再利用过程意义重大。本文以改进的欧共体物质标准局(BCR)连续提取法为基础，总结了污泥热解残渣中重金属的形态分布，阐述了热解工况(热解温度、停留时间、催化剂)、共热解及预处理对热解残渣中重金属形态分布的影响，探讨了污泥热解残渣中重金属未来的研究趋势。

微流体技术良好的可控性为制备高通量的单分散性气泡或液滴提供了新的途径，气泡和液滴的流动行为因在材料领域具有较大的应用前景而受到关注。综述了近年来微通道内气泡和液滴自组织行为的研究进展。气泡或液滴自组织晶格具有周期性的流动特征，自组织行为受分散相体积分数、液滴或气泡尺寸、聚并效应和通道构型的影响。展望了气泡和液滴自组织行为研究过程中待解决的关键科学问题，为进一步的模拟和实验研究提供了参考。

基于流体动力学层流哈根-泊肃叶（Hagen-Poiseuille）定律，利用双毛细管法，对高密度空天动力燃料JP-10液态黏度进行实验测量，测温范围326.6~671.2 K，测量压力2.0、 3.0、 4.0 MPa，扩展相对不确定度2.88%~4.96%（置信因子k=2）。通过纯物质环己烷动力黏度的测量，对实验系统进行了标定，实验结果与NIST数据库平均相对偏差在1.22%以内，最大相对偏差绝对值为2.04%，实验结果与推荐黏度值在2.0 MPa时平均相对偏差为1.25%，4.0 MPa时平均相对偏差为1.61%，最大相对偏差绝对值为3.50%，验证了实验系统的可靠性。选取临界压力状态的黏度值作为参考状态值，通过引用Yaws液相有机化合物的黏度经验公式，结合SRK状态方程对绝对速率理论黏度模型进行了改进，耦合实验数据，建立了一种适用于碳氢燃料的高温高压液相黏度的推算模型。采取共轭梯度法和遗传算法对模型参数进行拟合，计算结果与实验结果的平均相对偏差值在2.00%以内，最大相对偏差绝对值小于4.50%，验证了模型的精确性。

以差速反向旋转卧式双轴捏合反应器为研究对象，选用高黏牛顿流体糖浆为模拟物料，通过三维有限元数值模拟方法研究了高黏糖浆在捏合反应器中的流动过程，获取了流速和剪切速率的空间分布，进一步结合粒子示踪技术探究了分布混合过程与混合效率，并且考察了搅拌结构对流动与混合过程的影响规律。研究表明，捏合反应器中几乎不存在流动死区，桨叶末端和重叠区域的流速和剪切速率较高，且高流速和高剪切区域均随着捏合杆数目和捏合杆长度的增加而增大。捏合杆可以推动物料在圆周方向上的运动，在重叠区域存在周期性交互作用，进而可以强化分布混合过程。拉伸率随着混合时间以指数形式增加，且随着捏合杆数目和捏合杆长度的增加而增加。时均混合效率大于零，随着捏合杆数目的增大而增大，随着捏合杆长度的增加呈现先增大后减小的趋势。

研究了具有三维交错菱形结构的微通道对离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim][BF₄])水溶液吸收CO₂过程的传质增强作用。实验主要聚焦于弹状流和破碎弹状流。考察了弹状流型下气液流量、离子液体浓度对体积传质系数k_La、增强因子E、CO₂吸收率X及压力降ΔP的影响。结果表明，较之于直通道，三维菱形通道可以显著提高体积传质系数和CO₂吸收率，其增强因子可达2.1，压力降仅增加 0.9 kPa。提出了一个新的体积传质系数k_La预测式，预测效果良好。采用VOF法模拟了微通道内气液两相流动过程，获得了连续相的速度矢量场。三维菱形通道能诱导涡流，强化传质过程。

利用高速摄像仪研究了台阶式并行微通道内液液两相流流型及其转变机理。以甘油水为分散相、含3% Span 85的环己烷为连续相，观测到了滴状-滴状流、过渡-滴状流、喷射-过渡流和喷射-喷射流4种流型；以两相流量为坐标轴绘制了流型图，并获得了流型转变线；分析了流型的转变机理。考察了分散相黏度对流型及其转变的影响机制。随着分散相黏度的增大，流型转变线整体向下移动，滴状-滴状流区域变小，喷射-喷射流区域变大。最后，运用介尺度概念分析了并行微通道内液液两相流非均匀结构的动态效应。

研究气泡浮升直径对揭示过冷流动沸腾的传热机理至关重要。为探究流动工况对气泡浮升直径的影响机制，针对发动机缸盖沸腾区域的冷却通道设计了一个水动力相似的矩形实验通道，搭建了过冷流动沸腾可视化实验循环系统。基于该可视化实验系统，研究了系统压力、壁面过热度、流速以及液体过冷度对气泡浮升直径的影响，发现气泡浮升直径随着系统压力、流速以及过冷度的增大而变小，随着壁面过热度的增大而增大。建立了气泡在浮升时刻的力平衡模型，该力平衡模型的预测值与实验值的平均相对误差为12.25%。为了便于工程应用，基于气泡浮升直径的力平衡模型，建立了气泡浮升直径的经验模型，该经验模型的预测值与实验值的平均相对误差为6.80%。

实验研究了T型微通道内浆料体系中弹状气泡的生成动力学，重点考察了颗粒粒径的影响。气泡的生成过程可划分为四个阶段：填充阶段、挤压阶段、过渡阶段和快速夹断阶段。在填充阶段、挤压阶段和快速夹断阶段，气泡最小颈部宽度与时间呈幂律关系。在过渡阶段，气泡最小颈部宽度与时间呈线性关系。浆料体系中气泡的挤压阶段和过渡阶段随颗粒粒径的减小而缩短。连续相流量及颗粒粒径对填充阶段幂律指数无显著影响；挤压阶段和快速夹断阶段的幂律指数以及过渡阶段的线性斜率均随颗粒粒径的增大而减小，随连续相流量的增大而增大。

研究了Y型微通道吸附型纳米颗粒稳定气泡的完全阻塞破裂的动力学，破裂过程可划分为挤压阶段和快速夹断阶段，两阶段内无量纲气泡最小颈部宽度与时间均呈幂率关系。气泡破裂过程的颈部动力学表明颗粒的存在并不影响两阶段转变的临界颈部宽度，但吸附在气泡表面的颗粒层会减弱挤压阶段中连续相对气泡颈部的挤压作用，以及快速夹断阶段角区中连续相液体回流对气泡的挤压作用，进而阻碍气泡颈部的形变，延长了气泡的破裂过程。纳米颗粒稳定的气泡的指前因子m及幂率指数α均小于常规气泡，但其差值随着毛细管数Ca和气泡长度l₀的增大而减小，颗粒对气泡破裂过程的影响逐渐减弱。此外，纳米颗粒稳定的气泡的头部曲率略小于常规气泡，颗粒对完全阻塞破裂过程气泡头部动力学的影响可以忽略。

在传统三斜叶桨的基础上，结合逆流桨结构，提出三斜叶逆流桨，以破坏或者消除搅拌槽内稳定的对称性流场结构，提高流体传递效率及混沌混合程度。结合实验和模拟两种方法,主要研究了上推式三斜叶桨(PBTU)、外推内压式三斜叶逆流桨(PBTC-U)、外压内推式三斜叶逆流桨(PBTC-D)三种桨叶体系以及不同外层桨叶长度的PBTC-U桨体系内搅拌功耗、混合时间、混沌特性参数、流场结构以及流体速度分布。实验结果表明，N=130 r/min时，PBTC-U桨相对于PBTU桨和PBTC-D桨，体系混合时间分别从22.0、37.5 s缩短到16.5 s，功耗分别降低了5.6%和12.8%，LLE值分别提高了13.69%和37.01%。在确定PBTC-U桨适宜外层桨叶长度的研究中发现当外层桨叶长度D₂=0.375D时，搅拌功耗最低且混合时间最短。PBTC-U型逆流桨通过内外层桨叶的逆流作用，强化体系内流体的随机运动，使得流场的不稳定性得到增强，对称性被破坏，进而流场结构失稳，流体混合效率得到提高。另外，PBTC-U桨可以增强流体轴、径向速度分布的波动性，有利于提高体系的混合效率。

以表面氨基功能化修饰的介孔二氧化硅纳米微球(AS)为载体，乙醇为还原剂，通过调变前体AgNO₃的还原温度，制得了四种不同银催化剂(Ag/AS)，结合催化剂表征技术和催化性能研究，探讨了液相还原温度对银硅催化剂上草酸二甲酯(DMO)加氢制乙醇酸甲酯(MG)反应性能的影响规律。X射线衍射、氮气物理吸附、透射电镜、X射线光电子能谱等研究结果表明，Ag/AS催化剂随着还原温度的升高Ag颗粒的平均粒径呈指数型增大，对应的表面Ag原子配位数也随之增大。DMO吸附的原位红外光谱和DMO程序升温脱附实验表明，还原温度升高引起的表面原子配位数的增大，减弱了DMO在催化剂上的吸附进而降低了DMO加氢制MG的活性。

为了提高Ni/SBA-16催化剂在低温下CO甲烷化中的活性，通过引入Fe助剂制备了Ni-Fe/SBA-16双金属催化剂。对催化剂进行XPS、XRD、HRTEM及EDS-mapping表征的结果表明，Fe的加入与Ni形成了Ni₃Fe合金，减小了金属颗粒尺寸，使得还原后金属颗粒平均粒径从60 nm降低到30 nm左右。同时H₂-TPR的结果表明，Ni₃Fe合金的形成增强了金属Ni与载体之间的相互作用，从而能够减弱Ni颗粒在还原过程及反应过程中的团聚。最后，由CO-TPD和H₂-TPD的测试结果可知，Ni₃Fe合金的形成促进了催化剂对反应气体CO和H₂的解离，从而提高了催化剂在低温下的CO甲烷化活性。当空速为150000 h^-1、压力为0.1 MPa、V(H₂)∶V(CO)∶V(N₂)=3∶1∶1时，CO最低完全转化温度可以从300°C降低到250°C，同时CH₄的选择性保持在90%。

将H₂S和CO₂混合酸气一步转化制合成气，既实现了二者无害化处理，又生产出合成气，是一条理想的废气资源化利用新路线。由于分子结构稳定，在常规条件下因受热力学平衡限制，二者转化率极低。而在低温等离子体中，H₂S和CO₂可被激发为高活性物种来参与反应。研究了具有不同Si/Al摩尔比的ZSM-5催化剂与低温等离子体结合实现H₂S-CO₂一步高选择性制合成气，显著提高了H₂S-CO₂转化性能。考察了ZSM-5催化剂中Si/Al比和低温等离子体放电条件等对反应的影响。其中，当Si/Al比为80时表现出最优催化性能，最高H₂和CO产率分别达到56.1%和10.0%。对常规条件和低温等离子体氛围下的不同ZSM-5催化剂上CO₂、H₂S、CO、H₂等化学吸脱附行为进行了对比研究，发现低温等离子体促进了催化剂对CO₂、H₂及CO分子的吸附活化，进而明显提升了H₂S和CO₂转化。

压降是衡量固定床反应器优劣的重要指标，直接影响了反应性能和综合能耗，催化剂颗粒的外形和尺寸是影响固定床反应器压降的关键因素。采用颗粒分辨计算流体力学模型，研究了工业上常用的蜂窝状催化剂颗粒上中空结构对固定床反应器压降的影响规律。首先，通过对比实验测量的催化剂床层空隙率和压降，验证了建立的颗粒分辨计算流体力学模型的合理性和准确性，其中模型计算获得的压降与实验值相差5%以内。接着，研究了蜂窝状催化剂颗粒开孔个数的影响，发现在催化剂颗粒体积和开孔体积相同的情况下，开孔个数不会显著影响催化剂床层的空隙率，但开孔个数增加会导致压降增大，这主要是由于孔径变小后增大了流体在孔内的动量损失。最后，考察了单孔柱催化剂颗粒尺寸的影响，发现可通过调变外圆柱半径、内孔半径和高度，进而大幅度改变催化剂床层空隙率和压降，当单孔柱壁面越薄时，空隙率越大，致使压降越低。研究结果可以为催化剂颗粒外形的优化设计提供强大的模型工具和一定的理论指导。

以移动床活性焦烟气净化工艺运转中产生的磨损废活性焦（EAC）为原料制备羰基硫（COS）水解吸附材料，结合XRD、TG、BET、TPD、FTIR、SEM、XPS手段对EAC进行表征，发现磨损废焦具有发达的表面孔道结构与丰富的表面官能团，比表面积达445.38 m²/g。研究不同碱量改性及工艺参数对COS催化水解脱除效率的影响，结果表明在100℃下，负载0.450%NaOH时EAC催化剂活性最强，穿透硫容达126.58 mg/g。对反应后样品进行分析表明COS在废焦中主要以S存在，这种固硫方式增大了硫容量，为废焦的梯级利用与硫资源化提供了一条新途径。

针对列管式固定床反应器中的单根反应管，采用在接近工业条件下获得的CO氧化偶联制草酸二甲酯动力学方程，建立了一维、二维拟均相模型，并与单管实验结果进行了对比，结果表明一维拟均相反应器模型更能准确描述单管反应器内的CO偶联反应。进一步利用一维拟均相模型模拟计算了操作参数对床层热点温度、反应转化率、产物选择性及床层压降的影响，分析了反应器热点温度对操作参数的敏感性。计算结果表明：冷却介质温度对反应管热点温度、亚硝酸甲酯转化率有较大影响，是需要严格控制的工艺指标；较低的空速容易引起反应器飞温；反应器进口压力、原料气进料温度和反应物组成在计算范围内对反应器热点温度影响相对较小。为了提高偶联反应器的负荷和强化床层内的传热效果，可以将进料空速提高至4000 h^-1，同时，可以通过将反应器进口压力增大至500 kPa来降低压缩机能耗。研究结果可为现有列管式CO氧化偶联反应器的改进和工艺优化提供参考。

利用微型流化床反应分析仪考察了1123~1223 K及10%~40%蒸汽分压(SP)条件下生物质半焦-水蒸气气化的反应特性并计算动力学。结果表明：升高温度和SP有利于缩短反应时间，提高产物(H₂、CO和CO₂)生成率及总C转化率。低温(1123 K)下，反应受SP影响较大，以H₂最为明显，增幅达1.97倍；在1223 K、SP≥20%条件下，因受活性位点制约，SP对反应影响较小。随温度升高，CO/CO₂体积产率比呈现出先减小后增大趋势；在1123 K和1173 K下，随SP升高，CO/CO₂的体积产率比值降低；在1223 K下，该值维持在1.25左右。采用缩核模型求取不同SP下总碳转化活化能(E_a)在71.29~76.78 kJ/mol范围内，H₂、CO₂和CO的生成活化能分别在95.44~101.82、83.56~89.35和70.41~74.86 kJ/mol之间。测试结果弥补了现有分析仪难以测定气化过程中气体产物生成特性和动力学的局限性。

变压吸附技术是工业上生产高纯氢气最常用的方法之一。然而，在实际生产过程中无法观察到塔内各组分在不同时刻的分布状态，因此借助模拟的手段来研究从投料至系统达到循环稳态期间各组分在塔内的动态变化规律，进而指导工艺改进是很有必要的。采用活性炭和5A分子筛为吸附剂，设计了八塔变压吸附工艺从蒸汽甲烷重整气中纯化氢气，模拟了变压吸附制氢开车过程，分析了开车过程中塔内各组分在吸附、顺放以及冲洗三个阶段以及循环稳态后吸附阶段瞬态吸附行为和塔内温度变化。结果表明，在吸附以及顺放等过程中重组分会随着循环周期向塔顶移动。这一现象是组分间竞争吸附和冲洗再生方式下重组分在床层底部累积两个作用因素共同导致的。这些因素在一定程度上也会造成CO的吸附前沿在吸附阶段就过多进入5A分子筛上，使得CO含量成为限制工艺性能的主要因素。

ZIF-8/2-甲基咪唑-乙二醇-水浆液(ZIF-8浆液)可以高效低耗能地分离CO₂。为了进一步评估ZIF-8浆液在填料塔中分离CO₂的塔效率及能耗，使用Peng-Robinson(PR)状态方程，求出CO₂和ZIF-8浆液的二元交互作用参数(k_CO2)，将二元交互作用参数和Aspen Plus软件进行关联，对CO₂/N₂多级吸收分离进行过程模拟。计算结果表明在中试填料塔中，ZIF-8浆液仅需要5块理论塔板即可将CO₂浓度由20%(mol)降低至2%(mol)以下，填料塔的塔板效率为25%。对中试分离CO₂/N₂进行能耗计算，结果表明当解吸条件为解吸温度333 K，解吸压力0.8 MPa和空气吹扫流量200 L/h时，CO₂捕集等效功最低可至0.474 GJ/t CO₂。在同样条件下使用ZIF-8浆液和MEA(30%(mass))水溶液进行碳捕集时，CO₂捕集等效功分别为0.507 GJ/t CO₂和0.957 GJ/t CO₂，ZIF-8浆液的CO₂捕集等效功仅为MEA水溶液的53%。

隔板塔是一种新型的精馏节能技术，但其优化设计属于混合整数非线性规划问题，优化求解困难。本文提出在线Kriging代理模型优化方法，将其应用于隔板塔年度总费用优化。与传统离线代理模型相比，本文方法采用少量的隔板塔严格模拟数据点，即可得到优化问题的最优解。计算表明，较传统离线代理模型，本文提出的在线代理模型显示了更高的准确性和有效性，可以克服传统离线代理模型优化耗时、计算量大的缺点。

化工过程中，掌握关键工艺参数的变化趋势对于消除潜在波动、维持工况稳定作用巨大。然而，传统的浅层静态模型很难对非线性和动态性显著的复杂序列数据进行精准预测。针对上述难题，提出一种深度预测模型TA-ConvBiLSTM，将卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)和双向长短时记忆网络(bi-directional long short term memory, BiLSTM)集成到统一框架内，使其不仅能在每个时间步上自动挖掘高维变量间的隐含关联，更能横跨所有时间步自适应提取有用的深层时序特征。此外，引入时间注意力(temporal attention, TA)机制，为反映目标变化规律的重要信息增加权重，避免其因输入序列过长、深层特征太多而被掩盖。所提出方法的有效性在国内某延迟焦化装置炉管温度预测的案例中得到验证。

目前报道的β-酪氨酸生产方法需要较为复杂的底物而且大多依赖于贵金属催化剂。为了实现生物法绿色合成β-酪氨酸，通过人工设计的级联反应，将酪氨酸酚裂解酶和酪氨酸氨基变位酶进行级联，以苯酚、丙酮酸和铵盐等廉价化合物为底物合成(R)-β-酪氨酸。通过基因挖掘筛选了所需的酶元件，并采用蛋白质工程改造，提升了限速酶的催化效率。在大肠杆菌宿主中对所筛选的酶进行共同表达，经优化获得了(R)-β-酪氨酸合成菌株E. coli S10。在1 L规模反应中，菌株E. coli S10合成(R)-β-酪氨酸的转化率达到78%，ee值>99%。利用高分辨质谱(HRMS)和核磁共振图谱(NMR)分别鉴定了纯化产物的分子量和结构，结果表明通过该级联路径可成功合成目标产物(R)-β-酪氨酸。研究工作可为(R)-β-酪氨酸的绿色酶法生产提供理论指导。

采用微型流化床反应分析仪(MFBRA)考察了不同温度(T，750~950℃)和水蒸气分压(SP，10%~30%)下生物质焦油水蒸气重整过程中的气体生成、气体产物中总碳转化和焦油转化等反应特性，求算反应动力学，并与焦油热裂解特性进行比较。在热裂解过程中，随温度增加，各气体(H₂、CH₄、CO、CO₂)产率和气体产物中的总碳转化率增加，反应时间缩短。而在焦油水蒸气重整过程中，等温下的反应时间明显延长，且H₂、CH₄、CO产率和气体产物中的总碳转化率显著提升，而CO₂产率在850℃时有最大值。在焦油水蒸气重整过程中，不仅有焦油裂解，还有裂解产物与水蒸气的反应，促进碳转化。在950℃、SP=30%条件下，气体产物中的总碳转化率达到92.34%。水蒸气作用下，气体组分的产率和气体产物中的总碳转化率增加，而等温条件下的反应速率下降。水蒸气分压对各气体组分的影响具有差异性。随分压增加，CO、CH₄的生成速率和气体产物中的总碳转化的反应速率增加；H₂生成速率逐渐下降，速率稳定段扩大；CO₂生成速率在850℃时有最大值。采用均相模型求取焦油水蒸气重整反应过程中的活化能，气体产物的生成活化能(H₂、CO、CO₂和CH₄)、气体产物中的总碳转化及焦油转化的活化能明显偏低，分别为90.10、42.01、58.56、64.92、61.44和63.26 kJ/mol，对应数值明显小于焦油热裂解，说明水蒸气对焦油重整反应的促进作用。最后，将焦油热裂解动力学数据与文献数据对比，验证了MFBRA对焦油水蒸气重整反应测试的可行性和分析结果的准确性。

以磷酸铁锂(LFP)为正极材料的锂离子电池在电子产品、电动汽车等领域应用广泛，但其能量密度仍有待提升以进一步满足不同场景应用需求。锂离子在正极孔隙电解液中的扩散过程是LFP锂离子电池性能的控制因素之一，通过优化电极孔隙结构可以在一定程度上减小锂离子在电解质中的扩散阻力进而提升能量密度。采用准二维模型描述电池内部的传质电化学过程，考察了当锂离子电池正极孔隙存在梯度分布后对锂离子电池能量密度的影响及作用机理。通过对比孔隙率均匀分布和梯度分布的电池模拟结果，发现孔隙率的梯度分布能提高单位活性材料的利用率，提升电解质通量和电极活性材料的嵌锂量，从而增加电池能量密度。随着电极厚度的增加，孔隙率分布的梯度越大，对能量密度的提升效果越显著，研究结果对于厚电极涂层的制备工艺具有重要意义。

流化床铁基载氧体辅助富氧燃烧下传统石英砂床料被铁基载氧体替代，铁基载氧体扩展了传统床料的“热载体”的功能，另承担了“氧载体”的角色，为调节炉内氧分布与煤燃烧过程匹配提供了新思路。本文在热重实验平台探究了10%O₂/90%CO₂气氛下分析纯Fe₂O₃、赤铁矿及钢渣三种铁基载氧体辅助无烟煤焦燃烧特性及动力学。结果表明，相较于纯无烟煤焦燃烧，铁基载氧体辅助燃烧下无烟煤焦的燃烧特性得到显著改善，其中燃烧速率提高29%以上，燃尽温度降低65℃以上，综合燃烧指数提升2倍以上，活化能与指前因子同步增加且表现出“补偿效应”。三种铁基载氧体中分析纯Fe₂O₃对无烟煤焦燃烧特性的改善略优于赤铁矿和钢渣，钢渣可作为流化床铁基载氧体辅助富氧燃烧的床料替代石英砂。

为了明晰真实组分比例下实际造纸固废的热解特性以及组分间协同效应对热解行为的影响，通过人工分拣确定实际造纸固废的真实组分比例，进行了TG-FTIR和Py-GC/MS实验，并结合DG-DAEM动力学分析，系统地研究了组分协同效应对造纸固废热解行为及其主要热解产物分布的影响机制。结果表明，组分协同效应对实际造纸固废热解过程具有显著影响。组分协同效应不仅有利于造纸固废热解过程中挥发分的释放，还可以有效促进CH₄小分子的生成。进一步的动力学分析表明，造纸固废混合样品热解过程中降解反应更占优势。此外，在不同温度下，混合样品主要液态热解产物分布中碳氢化合物相对含量的实验值总是高于其理论值，而总的含氧组分的相对含量的实验值总是低于其理论值，混合样品组分间的协同效应有利于热解产物中含氧组分的脱氧以及向烃类产物的转化。

采用机械球磨法制得不同Zr含量的改性蒙脱土催化剂，通过X射线衍射仪(XRD)、物理吸附仪(BET)和化学吸附仪(NH₃-TPD)表征其结构特征，在固定床中考察催化剂对煤热解产物分布和焦油品质的影响规律，基于模型化合物苄基苯基醚(BPE)、联苄和联苯的热解行为分析，探讨了催化剂对煤中共价键断裂规律的作用机制。结果表明：酸洗可增加蒙脱土的比表面积，添加Zr后该值先减小后增加，酸性与之相反，当Zr含量为24%(质量)(24ZrAM)时，催化剂的酸量与强酸强度达最高。在xZrAM的作用下，热解焦油产率和沥青含量均下降，特别是24ZrAM对焦油的提质活性最好，轻油组分分率最高，为53.2%(质量)，长链烃含量降低了22.1%，酚类化合物增加了22.5%。BPE、联苄和联苯的转化率分别比无催化剂时提高了87.2%、63.2%和31.3%，说明24ZrAM可促进长链烃裂解和C_al—O、C_al—C_al和C_ar—C_ar键的断裂。

糠醛渣的能源化利用是糠醛产业清洁生产和碳减排的有效途径。然而，现有的直接燃烧利用常面临着因糠醛渣高K引起的灰分烧结严重、高S导致的SO_x排放量大和高水含量导致的燃烧效率低等难题。基于此，在管式炉中考察了单一气氛(N₂、CO₂、O₂)和混合气氛(N₂+H₂O、CO₂+H₂O、O₂+H₂O)中糠醛渣灰在不同温度下的烧结特性，并对灰分颜色、收缩率、微观形貌、矿物质成分和K/S释放等特性进行系统分析。灰分热收缩行为显示，随温度升高，灰样收缩率增加；在单一气氛中添加水蒸气能促进灰分烧结。SEM分析发现，在灰分烧结前，其微观结构在低温下已出现熔融和结渣。XRD分析表明，灰分烧结与低熔点矿物生成紧密相关。单一气氛中，高温下N₂促进钾长石生成；CO₂抑制钾长石生成；O₂促进钙铝黄长石和透辉石生成。在混合气氛中，水蒸气的出现促进多种低熔点钾铝硅酸盐生成，如钾长石和白榴石等。XRF分析显示，随温度升高，灰样中K的固留率(G_K)和S的固留率(G_S)降低；在考察的单一气氛中，高温时，N₂中G_K最低；G_S受气氛的影响较小。在考察的复合气氛中，高温时，G_K受气氛影响较小；G_S受气氛影响严重，特别地，O₂+H₂O气氛中G_S最高，S逸散最少。为抑制糠醛渣灰分烧结和K/S元素逸散到气相中，糠醛渣在流化床燃烧过程中应控制运行温度(低于900℃)、降低气氛中N₂的含量。

热塑性聚酰胺弹性体因其优异的回弹性和二氧化碳选择透过性而受到广泛关注，而材料内氢键作用对弹性体相分离行为和力学性能有决定性影响。基于PA1212聚醚型弹性体，即PA1212为硬段，聚丙二醇-聚乙二醇-聚丙二醇三嵌段共聚醚为软段，通过原位红外光谱(FT-IR)、二维相关红外光谱(2D FT-IR)、原位广角X射线衍射(WAXD)分析，结合分子动力学模拟，研究了PA1212弹性体分子链运动行为和氢键解离方式。弹性体受热导致分子链运动能力增强，体系中氢键作用减弱，有序氢键(ordered hydrogen bond)向无序氢键(disordered hydrogen bond)转变，其中软段C—O—C和N—H形成的氢键优先解离，而硬段微区PA1212中C\stackrel{\text{?????}}{?}O和N—H形成的氢键解离滞后；相比形成氢键的分子链间距d₁₀₀，氢键面间距d_010/110受热变化更敏感，最终分子链间距和氢键面间距近似相等，即发生Brill转变，WAXD结果表明，加热促进了氢键的解离。分子动力学模拟结果验证了红外分析结果，氢键键长增加，氢键作用减弱，PA1212微区的氢键密度和强度总是大于聚醚微区，聚醚微区的氢键密度受加热影响下降更快。

通过3D打印技术，快速制备了能够纺制核壳型海藻酸钙微纤维的微流控通道，并实现了对纤维形貌结构的精准调控。系统研究了三相流速、通道高度、承接管长度、溶液黏度对纤维形貌的影响。实验结果表明，增大外相流速可以减小纤维整体尺寸，增大中间相流速会增加壳层厚度，增大内相流速能增加核的直径；微通道出口距离固化液的高度越大，纤维越细；承接管长度过短会使纤维不均匀；溶液黏度对纤维的形貌影响很小。3D打印技术制备的微通道相比于其他制备方法更加便捷，易于加工，且通道的批次重复性良好，非常适合用于微纤维的批量生产。此外，纤维核壳型结构使其易于负载功能性物质，在载药释放领域具有潜在应用价值。

制约全固态聚合物电解质开发应用的瓶颈在于如何同时实现高离子电导率与高机械强度。采用可逆加成断裂链转移（RAFT）溶液聚合技术，以3-环己烯-1-亚甲基丙烯酸酯（CEA）为后交联单体，聚乙二醇甲醚丙烯酸酯（PEGMA）为导离子单体，制备了不同链结构的全固态聚合物电解质，再通过硫醇-烯烃之间的“点击化学”反应形成化学交联网络结构。所制备的三嵌段共聚物电解质具有独立的导离子中间嵌段，且交联单体位于分子链两端，从而能够同时满足离子电导率与机械强度的要求。该三嵌段共聚物电解质在60℃下的离子电导率为6.13×10^-5 S/cm，并应用于磷酸亚铁锂/锂（LiFePO₄/Li）全固态电池。所得电池在0.5 C下循环130圈后，放电比容量为139.1 mAh/g，容量保持率为97.8%，库仑效率高于99.0%，显示出良好的电化学性能。

利用定容燃烧弹爆炸实验平台结合高速纹影摄像技术，系统研究了组分浓度和当量比对氢气/二甲醚/甲烷三元混合气体燃料爆炸特性的影响。结果表明：平均火焰传播速度S_a随氢气浓度X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的增加单调递增，随二甲醚浓度X_DME和甲烷浓度X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}的增加单调递减。压力峰值p_max与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}的关系受到当量比φ的强烈影响，当φ=0.8、1.0和1.2时，p_max随X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}先缓慢线性增加然后快速增加；而当φ=0.6、1.4和1.6时，p_max始终线性增加；同时，p_max随X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}线性递减，而随X_DME的变化可分为两个时期。X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}与最大压力上升速率(dp/dt)_max呈正相关关系，X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}与之呈负相关关系，而X_DME对(dp/dt)_max的影响不大。燃烧时间t_c与X_{{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}}和X_{\mathrm{C}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}}存在线性关系；而X_DME对t_c的影响较为复杂，与φ有关。

为研究聚磷酸铵(APP)对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)粉尘爆炸的抑制特性，从最大爆炸压力P_ex、最大爆炸压力上升速率(dP/dt)_ex、最小点火能量(MIE)和最小点火温度(MIT)等多方面分析了APP对PMMA粉尘爆炸特性的影响。结果表明，APP可有效降低PMMA粉尘最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速率，并延迟最大爆炸压力峰值到达时间；对于不同浓度PMMA粉尘的MIE，APP均有显著的抑制效果，且存在临界抑制浓度配比1∶1，在该浓度配比条件下PMMA粉尘很难通过静电点火；对于不同浓度PMMA粉尘的MIT，APP同样均具有一定抑制作用，且相同浓度配比条件下，抑制作用随PMMA浓度的增大而增大。此外，结合APP和PMMA热特性及红外光谱分析结果，分析了APP抑制PMMA粉尘爆炸机理。

泡沫灭火剂是常用的火灾扑救方法之一，但常规泡沫灭火剂存在半衰期短，析液、聚并迅速而影响灭火效能的问题，基于火灾化学和活性剂技术，提出碳氢表面活性剂SDS、有机硅表面活性剂LS-99和低碳醇的三元系泡沫体系，并系统探究碳氢/有机硅/低碳醇的复配配比。通过表面张力、发泡高度、稳泡系数的大量测试，发现LS-99的临界胶束浓度为0.0083%。LS-99和SDS二元系在降低表面张力、提升发泡高度和稳泡系数方面具有良好的协同增效作用。在此基础上引入适量浓度的能够延缓泡沫析液、聚并的异丁醇，设计出了性能优良的碳氢/有机硅/低碳醇泡沫灭火剂。LS-99、SDS和异丁醇的质量分数为0.1%时，测试结果表明SDS/LS-99/醇三元系泡沫的发泡倍数可达52.5倍，25%析液时间可达210 s，300 s时的稳泡系数高达0.958，半衰期远超常规泡沫。煤自燃的灭火抑制实验表明，SDS/LS-99/醇三元系泡沫作用下，煤自燃各反应阶段的活化能相较于空气氛围均增大，反应难度增强；最大失重速率下降，反应剧烈程度减弱。初期吸热阶段的吸热量为78.3 J/g，大于空气氛围下煤氧复合的吸热量，吸热增幅高达2.16倍。放热阶段的放热量为1765.4 J/g，相较于空气氛围放热降幅达到15.15%，表明SDS/LS-99/醇三元系泡沫对煤自燃具有良好的灭火效果。