聚集态结构是实现聚乙烯高性能化的关键因素之一，本文从初生态聚乙烯聚集态结构设计出发，针对初生态超高分子量聚乙烯（UHMWPE）普遍存在的缠结过多、黏度过大、加工成型困难等问题，综述了初生态聚乙烯链缠结的表征方法、调控手段及其在聚乙烯产品高性能化中的作用等研究进展。重点从催化剂结构设计和聚合工艺设计两方面介绍了初生态聚乙烯链缠结的调控方法，提出在催化剂表面增大活性链生长间距（空间尺度）和聚合过程中引入“纳微气泡辅助的活性链休眠工艺”强化链结晶速率（时间尺度），缩小“链增长-链结晶”的“剪刀差”。上述两种调控方法为满足工业苛刻的生产要求基础上，实现低缠结聚乙烯的高效制备提供了理论指导。

氨基酸大多生长为针状或片状晶习，存在堆密度低、流动性差等问题，严重影响产品后加工处理过程。因此，实现氨基酸晶习的定向调控具有重要意义。添加剂对氨基酸晶习调控直接有效，广泛应用于工业生产中。本文主要从抑制和促进晶体生长两个角度，综述了添加剂对氨基酸晶体生长的作用机理。添加剂对晶体生长的抑制机理主要有两点：一是添加剂分子吸附到晶面上，阻碍溶质分子的扩散和聚集；二是添加剂分子嵌入晶格并占据生长位点。而添加剂促进晶体生长的机理为：添加剂加快了溶质分子在晶体表面的聚集速度、使晶体表面粗糙化和降低了溶剂层脱除能垒。最后，针对添加剂对氨基酸晶体生长影响的研究，从晶体工程的角度提出了通过分子模拟设计的添加剂定向控制氨基酸晶体生长，从而调控晶习的展望。

连续液相氧气氧化技术代替传统氧化技术已经成为氧化反应发展的一大趋势。但是，分子氧通常需要被合适的催化剂进行活化后才能进行高选择性氧化。近年来，氮氧自由基催化剂因其能够在温和条件下高效地催化氧气氧化反应而取得了快速发展。此外，可持续的绿色氧化工艺不仅依赖于高效环保的催化体系，还需要依托能够强化传质和反应性能的反应器技术。本文介绍了连续微反应氧化技术中常用的微反应器，归纳总结了以氮氧自由基及其衍生物为催化剂的空气/氧气氧化反应在连续有机合成中的研究进展。最后，针对现阶段氮氧自由基催化的连续液相氧化技术的潜在挑战，对该技术在精细化工领域中的应用进行了展望。

基于传统釜式反应器的烷基铝氧烷生产技术仍存在过程危险、控制难、收率低、经济性差等问题，首先回顾了传统烷基铝水解路线中将水以不同方式引入反应体系的过程，重点介绍了应用3D打印和流动化学技术的烷基铝氧烷合成系统设计，包括甲基铝氧烷（MAO）与异丁基铝氧烷（IBAO）合成、产物在线监测、反应焓测定以及改性甲基铝氧烷（MMAO）合成。流动化学系统将水以单分散微水滴的形式引入反应体系，提高了反应的传热、传质性能，实现了烷基铝氧烷的小型化、连续化、安全化生产，产品收率高，其助催化活性均达到或超过市售产品水平，并可通过微反应器放大技术进一步扩大生产能力。流动化学合成烷基铝氧烷的技术具有广阔应用前景，也为其他快速、强放热、多相反应提供了解决方案。

电催化由于反应条件温和、反应速率较快等优势，在能源存储与转化、高值小分子合成等领域具有极大应用前景。因此，设计开发高效的电催化剂是推动电催化反应工业化的核心问题。二硫化钼（MoS₂）以其低成本、可调的电子性质和优异的化学稳定性，被认为是用于电催化的最有前景的候选材料之一。同时，单原子催化是一种功能强大、极具吸引力的技术，成本显著降低，且具有优异的催化活性。本文首先综述了MoS₂基单原子催化剂的制备策略，包括电化学沉积、湿化学浸渍、水热/溶剂热和氢气等离子体还原。其次，在此基础上重点介绍了相应催化剂在电催化领域的应用。最后，从单原子改性、机理研究、合成工艺三个方面讨论了新的研究方向和未来趋势，即制备多金属MoS₂基单原子催化剂，深度表征和计算澄清反应机理，开发绿色环保的合成工艺等。

屈服应力型流体（YSFs）是一种典型的非牛顿流体，因其丰富的流变特性被广泛关注。屈服应力是高浓度的粒子分散系统和凝胶状物质（多相乳液、微胶囊、3D打印复杂结构、药物输送凝胶等）的基本特征。本文对微通道内简单屈服应力型流体的流动特征和流变行为，及其流变性对多相流系统的影响进行了综述，剖析了受限空间内流体流动与流体流变性，及多相流动力学和界面现象的耦合机制，并对亟需推进的研究方向进行了展望。为微通道内屈服应力型流体的数值模拟、实验研究和应用提供参考。

自由基聚合是一类重要的聚合反应，其反应动力学常数的获取对于聚合机理研究、聚合物链结构定制、反应过程调控都有着重要的意义。综述了自由基聚合中最重要的链增长和链终止反应速率常数的测定方法，着重介绍连续脉冲激光引发结合凝胶渗透色谱测定链增长反应速率常数、单脉冲-连续脉冲激光耦合结合近红外光谱与电子顺磁共振波谱测定链终止反应速率常数，涵盖了各方法的检测原理、要求和适用条件，讨论了增长自由基链长对链增长和链终止反应速率常数的影响。此外，对链增长和链终止反应速率常数检测方法的提升和新方法的开发进行了展望。

锂离子电池是能源储存和利用的一项关键技术，能量密度已成为现代电池发展中的一个关键指标。硅基负极由于其较高的理论比容量，得到广泛关注，但硅基材料存在严重的体积膨胀问题。功能性添加剂对电池性能有明显的改善效果，是电解液体系不可缺少的部分，具有“用量小，见效快”的特点，通过成膜添加剂形成稳定的固态电解质界面（SEI）膜进而稳定电极电解液界面，改善硅基负极电池性能。本文总结了近年来硅基负极电解液成膜添加剂的研究进展，对成膜添加剂按照官能团或元素进行分类论述，并对多组分成膜添加剂的协同作用进行了简要阐述。最后，针对目前硅基负极电解液添加剂的研究现状进行了总结，并展望了未来的研究方向。

仿生材料是模仿生物形貌或分子结构并具有相似功能的合成材料，在水环境化学领域的研究中被广泛关注。综述了仿生材料在该领域的研究现状。首先，总结了仿生材料的构建方法，包括生物活性单元负载或重构、活性中心结构仿生、催化环境仿生和形貌仿生。其次，梳理了仿生材料在水中污染物的氧化去除、还原去除以及检测方面的研究进展。总体而言，其独特的结构、作用机制与优异效能使其具有较强的实际应用潜力，其微观结构与效能的相关关系及最优化结构的可控合成方法是后续研究要关注的关键问题。最后，论述了水环境化学领域中仿生材料研究所面临的挑战和未来的发展方向。

强的链内、链间作用力和丰富的官能团赋予苯并咪唑连接聚合物优异的化学稳定性、热稳定性、高孔隙率、高比表面积、介电性以及良好的力学性能，因此被用作高效分离材料。本文讨论了苯并咪唑连接聚合物的种类及性能，综述了其在吸附剂和膜分离领域的应用，总结了研究现状，并对未来发展进行了展望。

在“双碳”背景下，绿色可持续的酶促反应正受到工业界的广泛关注，但在实际应用中仍面临着诸多挑战，如反应平衡的限制、不稳定产物的分解、酶的产物抑制等。结晶作为一种高效成熟的分离技术，可通过移除液相产物的方式有效解决上述问题。同时，结晶也是晶体产品的“生成”过程，其与酶促反应耦合可一步实现晶体产品的高效、绿色、可控制备。综述了近年来酶促反应结晶的研究进展，介绍了原位产物结晶（ISPC）技术的发展历程，并讨论了结晶与酶促反应耦合时的相互影响关系；从结晶方式和过程控制角度阐述了酶促反应结晶的实现形式和连续化过程；最后，对酶促反应结晶这一耦合过程的发展和应用进行了总结和展望。

分子性质预测模型是针对特定应用需求筛选设计化学品的有力工具，然而诸多相关建模过程中的测试集划分、交叉验证、算法选择等关键环节普遍存在严谨性不足的问题，模型真实预测性能难以保证。以基团贡献法预测离子液体密度为例，探讨了分子性质预测模型建模过程中数据集划分和交叉验证的重要性，提出了自动基团划分方法并研究了数据集中基团涉及分子个数对预测精度的影响。通过对比五种回归算法（多重线性回归、岭回归、随机森林、支持向量机、神经网络），基于岭回归的基团贡献模型预测性能最佳，在由1078种离子液体、共计23034个数据点组成的数据集上得到的平均相对误差为1.88%。

如何将AlCl₃·6H₂O从众多组分中选择性地结晶分离是从煤矸石中提Al的关键，而AlCl₃·6H₂O在煤矸石酸浸体系中的热力学平衡数据对于结晶过程的控制至关重要。在25~85℃的温度范围内，测定了不同温度和溶液浓度下AlCl₃·6H₂O在FeCl₃、CaCl₂、KCl及KCl-FeCl₃溶液中的溶解度。实验发现温度对AlCl₃·6H₂O在所有溶液体系中溶解度的影响均不明显，溶解度只随温度的升高略有增加；溶液浓度是影响溶解度的主要因素，AlCl₃·6H₂O在所有溶液体系中的溶解度均随溶液浓度的升高而明显下降，分析其原因是由于溶液浓度的增大使得Cl^–同离子效应增强。为了提高OLI软件预测结果的准确性，对其嵌入Bromley-Zemaitis模型中“Al³⁺–Cl^-”离子对的交互参数进行了修正。随后验证了修正模型的实用性，结果表明它可应用于AlCl₃·6H₂O在FeCl₃、CaCl₂及KCl的任意单、混溶液中溶解度的预测。

为探究温度变化及组分变化对液体火箭推进剂黏度的影响规律，以煤基/石油基火箭煤油两种燃料为研究对象，获取两种燃料宽广温度和压力范围内的黏度数据，构建两种燃料“黏度-温度-压力”数学模型，大多数模型偏差都在5%的实验扩展不确定度范围内，能够精确预测燃料黏度随温度及压力的变化。黏温系数及等压黏度变化率的大小可反映不同燃料的黏温特性，对比结果表明，煤基煤油和石油基煤油的黏温系数和等压黏度变化率的绝对值相近，受温度影响程度几乎相同。根据运动黏度梯度，提供两种火箭煤油雾化燃烧效果最佳的临界预热温度。以灰色关联理论方法分析火箭煤油五组分烃类物质与黏度及黏度变化率的相关性，研究影响火箭煤油黏度的敏感组分因素。结果表明：单环烷烃对低温火箭煤油黏度指标影响最大，双环烷烃对高温火箭煤油黏度指标影响最大。

工业中常见的含氢气体往往含有较多的轻烃，而不同轻烃组成的变化能够引起水合物结构类型的转变，这也是影响水合物热力学模型预测精度的重要原因之一。因此，本文首先针对轻烃混合气体，在Chen-Guo水合物模型中引入新的水合物结构参数（n_i^{\mathrm{I}}）并通过实验数据拟合得到其参数值，以判断和计算因气体组成变化而引起的sⅠ/sⅡ型水合物转变的热力学相平衡。在此基础上，将含氢气体中的氢气视为只能被水合物小孔（联结孔）吸附的惰性气体，提出一种考虑水合物结构转变的相平衡模型，以提高含氢气体的水合物相平衡预测精度。结果表明，该模型对不同轻烃气体的水合物相平衡条件预测平均相对误差由约5.6%降至2.1%，对不同含氢气体的水合物相平衡条件预测平均相对误差由约8%降至2.3%，模型预测精度明显提高，能够满足工程应用要求。

锂离子电池放电过程中产生的热量无法及时消散会导致电池性能下降，设计合理的电池组散热结构是提升电池性能的关键一环。提出一种复合相变材料（CPCM）与空冷结合的电池组散热结构。利用伪二维电化学模型与三维散热模型相结合，将电池产热过程、电池与外界传热过程进行解析，探究了相变材料（PCM）厚度、CPCM中膨胀石墨（EG）的含量、空冷孔道数量及空冷气体流通方向对电池组散热性能的影响。结果表明，CPCM/空冷复合式散热结构的散热性能明显优于只用CPCM的电池组，且当PCM厚度等于电池半径、EG质量分数为20%时，电池组散热性能最佳。此外，双向通风管道设计可以更有效地降低电池温度。所得结论可为锂离子电池组的散热设计提供理论指导。

研究了阵列凸起微通道内N-甲基二乙醇胺（MDEA）吸收CO₂过程的气液两相传质特性。在弹状流型下，考察了气液两相流量、MDEA浓度对体积传质系数、CO₂吸收效率、压力降以及能量损耗的影响。弹状气泡受到阵列凸起的挤压作用发生形变，促进了气液两相间的传质。与平滑通道相比，阵列凸起微通道在实验条件下具有更好CO₂吸收效率。在相同的能量损耗时，阵列凸起微通道具有更大的体积传质系数。

为了实现工业化应用，微反应器的并行放大已成为最有效的放大策略之一。在微反应器的放大过程中，相分布规律的研究是非常重要的。采用高速摄像仪研究了梳状并行微反应器的支通道间距和流量对液液两相分布的影响。当连续相和分散相流量Q_c及Q_d都较小时，不同支通道间距的微反应器内前方支通道的分散相含率较低，后方支通道的分散相含率较高，同时液滴长度的均匀性较差。随着Q_c与Q_d的增大，三种不同构型微反应器内分散相的体积相含率的数值分布逐渐趋于集中。在较高的两相流量下，支通道内液滴长度的均匀性显著提高，其变异系数小于0.15。在实验范围内，支通道间距S = 0.6 mm的微反应器中液滴尺寸均匀分布的操作范围最大。

以空气-水为实验介质，在喷淋密度78~182 m³·(m²·h)^-1、气相动能因子1.19~2.77 m·s^-1·(kg·m^-3)^0.5、摇摆幅值Θ=5°~15°、周期T=8~20 s的条件下，测定了气液并流模式下立体旋流筛板（TRST）的压降，考察了气液通量、塔板数量、位置和方式对压降的影响，并与直立和倾斜工况对比。结果表明：增加倾斜及摇摆角度干板压降略微下降；摇摆时的湿板压降介于直立和倾斜之间，受摇摆角度影响较大，基本不受周期影响；增大气量有利于抵抗倾斜及摇摆的影响，而增大液量会使倾斜及摇摆的影响作用加剧。整体上，塔板顺、逆向安装时的湿板压降分别在100 Pa和170 Pa以内，而逆向安装的变化率约为顺向的2倍，这是由于逆向安装下改变了气液流动方向，增大了能量损失。建立了气液并流摇摆工况下TRST的湿压降预测模型，相对误差在15%以内。

研究了一种新型的环路重力热管（LGHP），并提出一种基于VOF方法的简化两相流数值模型，能够有效地模拟热管蒸发器内部气泡的产生和干涸区的位置，从而研究蒸发器内部工质的流动特性。在数值模拟的基础上改进了蒸发器的流道结构，以延缓水平放置时蒸发器干涸区的出现。通过实验验证发现改进后蒸发器的传热性能得到了很大的提高，蒸发器中制冷剂的液相积存量得以提升，使其极限热通量（CHF）提高到140 kW/m²（加热功率2000.7 W），为改进前CHF的两倍。证明该简化模型在模拟干涸区位置方面具有准确性，可以为进一步的设计和改进平板蒸发器流道结构提供参考。

流化床内部颗粒振动对传递过程有着重要影响。格子Boltzmann方法耦合改进的浸入运动边界法模拟了不同振幅比A/D和频率比k = f_e/f₀下的单颗粒振动情况，并研究了不同排布和间距的双颗粒振动对传递过程中升阻力系数以及涡脱落频率的影响。结果表明，颗粒Reynolds数Re = 100，单颗粒横向振动时，振幅增大导致锁定区间变大，颗粒锁定区间内的曳力系数大于锁定区间外，有利于传递。单颗粒流向振动，A/D = 1.50时，随振动频率增大，流体流动模式为：2S模式 → 2P模式 → 2P+2S模式 → 混沌。相同振幅下k < 1.25时，颗粒横向振动的曳力系数大于流向振动的曳力系数；k > 1.25时则与之相反。因此，当k < 1.25时，横向振动更有利于传递；k > 1.25时，流向振动更有利于传递。串联双颗粒相互抑制涡的形成使曳力系数减小，不利于传递；相反，并联双颗粒促进传递作用，且在间距H = 3D时效果最佳。以上数值结果为强化传递过程提供了一种思路。

合成头孢呋辛的关键中间体3-去氨甲酰基头孢呋辛（DCC）由3-去乙酰基-7-氨基头孢烷酸（D-7-ACA）溶液与酰氯试剂缩合得到，其中利用高浓度NaOH溶液将D-7-ACA溶解在水和甲醇中是第一步。而D-7-ACA中的β-内酰胺环在强碱性条件下容易发生开环反应，造成收率不高。传统反应釜不能精确控制体系的pH、混合效果差，因此溶解得到的D-7-ACA溶解浓度低。采用一种膜分散微反应器，实现了高效溶解D-7-ACA，并研究了D-7-ACA在不同初始浓度、不同温度和pH条件下的降解动力学。接着详细探讨了pH、温度和循环流速等因素对膜分散微反应器溶解D-7-ACA的影响。结果显示，利用膜分散微反应器在最优条件下得到的D-7-ACA溶解浓度为76.50 mg/ml，DCC收率为91.90%，相比传统搅拌法分别提高了5.91%和5.61%。

为考察金属盐凝固剂对丁基橡胶（isobutylene isoprene rubber，IIR）硫化行为的影响，采用流变仪研究了搅拌破乳及11种金属盐破乳后IIR的硫化历程，并分析了其硫化动力学。研究发现金属盐的阳离子及阴离子种类对硫化过程均有显著影响。与传统Ca²⁺凝固剂相比，过渡金属离子Cu²⁺、Zn²⁺破乳会延长焦烧期及正硫化时间，降低硫化表观活化能，硫化膜储能模量较高。与搅拌破乳相比，主族金属离子Ca²、Mg²⁺、Al³⁺破乳对硫化过程影响较小。阴离子Cl^-及\mathrm{N}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}^{-}有显著的硫化抑制作用，降低硫化表观速率常数，延长正硫化时间；阴离子\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}-}和OAc^-对IIR的硫化历程影响较小，相应的IIR硫化胶具有更高的模量。

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）选择性催化加氢是保留链段中苯环不被加氢而CC双键选择性加氢，从而得到具有更优异性能的高附加值氢化产物SEBS。为了消除反应物大分子孔内扩散限制问题，采用胶体SiO₂亚微米球为模板，通过氰胺热缩合成功合成了三维有序超大孔氮化碳（3DOM g-C₃N₄），以其为载体采用化学还原负载法得到了具有超大孔结构的Pd/3DOM g-C₃N₄催化剂，并将其用于SBS的选择性催化加氢反应。结果表明，Pd/3DOM g-C₃N₄催化剂具有超大孔-大孔-介孔多级孔三维贯穿结构且Pd颗粒尺寸小、分散均匀，该催化剂在较为温和的反应条件下，即表现出极为优异的加氢活性和选择性。根据红外表征计算得到其对SBS的 1,2-CC和1,4-CC总加氢度达到98%，而对苯环没有加氢，选择性为100%。其优异的催化性能主要归功于载体独特的超大孔-大孔-介孔多级孔三维贯穿结构可以有效消除大分子在孔隙中的扩散限制，从而提高了对活性位点的可接近性；Pd和载体氮化碳中的吡啶N之间存在强相互作用，有利于Pd的锚定，进而获得颗粒尺寸小且分散度和稳定性高的Pd纳米颗粒。

在Caterpillar微反应器中采用共沉淀法制备了不同铜锰比的共沉淀物，直接焙烧得到铜锰复合氧化物催化剂。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对沉淀物和催化剂进行了物相和结构分析。结果显示，随着Cu含量的增加，催化剂中Mn³⁺所占比例逐渐下降，表面晶格氧含量呈现先上升后下降的趋势，催化甲苯降解的活性呈现先上升后下降的规律。微反应器中的流动反应特性使得催化剂中的Cu、Mn保持良好分散性，有利于提高催化剂中Mn³⁺含量，此时表面晶格氧成为催化活性的制约因素。

由于ZIF-8浆液独特的可流动性，可以借鉴传统的吸收-解吸工艺，实现煤层气中甲烷的多级连续高效富集。在单吸收-吸附塔工艺的基础上，为了进一步降低能耗，提出了高低压双吸收-吸附塔新型分离工艺，并对该工艺进行了全流程建模及模拟。采用平衡级法，建立了工艺流程中各单元传质设备的数学模型，包括吸收-吸附塔、闪蒸罐、解吸塔。此外，还进行了灵敏度分析，探究了平衡级数、进料位置、气液比、解吸压力等因素对产品气中甲烷浓度以及回收率等工艺性能的影响。模拟结果表明，当产品气中甲烷浓度达到90.13%（mol）时，回收率为90.25%。并且单位原料气能耗为0.445 kW·h∙m^-3（原料气），低于单塔能耗（0.510 kW·h∙m^-3）。由此，改进的双塔工艺在满足甲烷纯度和回收率的同时，相较于单塔工艺进一步降低了能耗。

针对考虑中间换热器（IHE）的精馏序列合成问题，提出基于随机优化策略的能量集成非清晰精馏序列（IHE-HIDSs）合成方法。通过对精馏序列分离任务合并处引入二元0/1变量表示是否存在IHE，以精馏序列的年总成本（TAC）为优化目标，建立了该合成问题的隐式混合整数非线性规划模型（MINLP），通过模拟退火和粒子群优化（SA-PSO）混合随机优化算法进行求解。为验证在精馏序列合成中同时考虑IHE的必要性以及所提出合成方法的有效性，对五组分醇类混合物和五组分烷烃类混合物两个算例的精馏序列合成问题进行了研究。结果表明，相比同时考虑热耦合和能量集成的精馏序列，IHE-HIDS具有更低的TAC。此外，所提出的方法可以在合理的计算时间内以高概率获得多个分离序列方案。

现有的解决蒸汽动力系统蒸汽需求不确定性的优化方法有随机规划和鲁棒优化，但二者不能同时兼顾稳定性和经济性。本文提出一种基于马尔可夫链的两阶段随机规划去解决这个问题。第一阶段基于空间距离表达划分不确定变量，通过聚类算法划分成不同工况。第二阶段基于状态切换概率构建马尔可夫链，通过场景生成和削减的方法预测蒸汽的需求值。以某煤制气企业蒸汽动力系统为实例建立相应的优化模型，将预测的蒸汽值带入优化模型求解，得出的最优操作方案与随机规划和鲁棒优化法进行对比和分析。结果表明，本优化方法综合了随机规划经济性高和鲁棒优化稳定性高的优点，稳定性和经济性都介于随机规划和鲁棒优化的中间，为解决蒸汽动力系统的不确定优化问题提供了新思路。

针对国家“双碳”战略目标要求，以炼化企业汽油调合在线优化为研究对象，分析了国Ⅵ汽油新标准下被控属性更多、更严、调合效率要求更高等特点，以及由此带来的调合组分油调整导致调合成品汽油携带碳排放量的变化情况。考虑到传统的汽油调合在线优化一般只考虑调合成本、质量卡边等目标，首先建立了非线性的汽油调合辛烷值、蒸气压和馏程等软测量模型，然后构建了基于调合效应的汽油调合优化模型，优化目标中引入调合成品油二氧化碳排放最低化目标，开发了一种融合携带碳排放特征的汽油调合优化模型。为满足在线调合优化需求，优化模型中考虑了实际累积调合过程，将调合工艺过程中储罐汽油属性合格转化成调合头属性区间合格，利用调合头处优化的属性补偿已调合体积和罐底油的属性偏差。仿真结果表明，设计的考虑碳排放因素汽油累积调合优化技术能很好地满足汽油调合在线优化需求，为国Ⅵ标准和碳交易背景下汽油调合工艺设计及在线优化控制提供了技术支撑。

由木质纤维素类生物质经过热解制得的生物炭能够高效地吸附污水中的重金属离子，将其作为Pb²⁺吸附剂，具有广阔的应用前景。本文以松木与大豆秸秆为原料，分别在400、600、800℃下制备了生物炭，考察了其理化特性与吸附性能之间的关系，并对各吸附机制的相对贡献进行了定性及定量分析。研究结果表明：大豆秸秆生物炭的吸附性能（最大吸附容量分别为209.35、180.62和226.64 mg∙g^-1）远优于松木生物炭的（4.62、12.02和23.47 mg∙g^-1）。6种生物炭对Pb²⁺的吸附过程都符合Langmuir模型和拟二级动力学模型，以化学吸附为主，受物理微观结构的影响较小。阳离子交换在生物炭吸附Pb²⁺过程中占据重要作用，其中Ca²⁺的交换能力最强。Pb²⁺在生物炭表面的矿物沉淀主要为水白铅矿和碳酸铅。矿物质沉淀（贡献占比21.9%~76.8%）和阳离子交换（18.1%~72.5%）是大豆秸秆炭和松木炭对Pb²⁺的主要吸附机制，其次是π电子相互作用和官能团络合。

选取2,2'-亚甲基二酚作为酚醛树脂的模型化合物，采用密度泛函理论（DFT），从原子活性和化学键级的视角预测反应趋势，提出反应路径，结合动力学和热力学分析确定各路径优先顺序和产物生成机理。结果表明：由于酚羟基与亚甲基的高活性，酚醛树脂的裂解首先发生脱水缩合反应；亚甲基桥断裂是主要的初始裂解反应，主要生成苯酚及邻甲酚；高活性的酚羟基易解离成 ^• OH，后续反应中亚甲基被 ^• OH氧化，经脱羰基和羧基反应生成苯酚、CO和CO₂。对于硼改性酚醛树脂的裂解过程，结果显示：硼酸酯结构中的B—O键活性很低，不易断裂，热稳定性增强。亚甲基桥更稳定且脱羰基和羧基的趋势明显减弱，且动力学分析发现其能垒均有增加，表明硼的引入能有效提高其热稳定性和残炭率。

可磨性是生物质在现有燃煤机组规模化燃烧利用中必须考虑的问题之一。本文基于固定床反应器对玉米秆进行烘焙预处理，针对生物质单烧和与煤混烧两种技术路线，利用臼式研磨仪、全自动粒径筛分仪、纤维素分析仪和傅里叶红外光谱，研究了不同烘焙气氛、温度对燃料可磨性的影响。结果表明，相比于氮气，烟气能够在更低的烘焙温度下使玉米秆可磨性提升至接近于典型动力用煤，主要是由于烟气中的氧化性组分促进了纤维素、半纤维素的分解。当共磨时，煤颗粒表现出助磨的作用提升了玉米秆的可磨性，在较高温度或烟气烘焙条件下，混样的可磨性近似甚至优于煤。

通过两步一锅法制备了氨基封端的新型杂萘联苯聚芳醚腈（A-PPEN），其具有比常用的芳香二胺固化剂4,4′-二氨基二苯砜（DDS）更为优异的热稳定性。采用差示扫描量热法（DSC）研究了A-PPEN对间苯二酚基邻苯二甲腈树脂前体（DPPH）的固化过程，结果显示该固化体系具有自催化固化的特征，A-PPEN的投料比会影响体系的固化活性。另外研究了该固化体系的流变特性和热稳定性，结果表明树脂的5%热失重温度（T_d5%）最高可达552.9℃，800℃时残炭率（C_y800）为78.6%，最低黏度可至0.06 Pa·s，具有优异的热稳定性和较宽的加工温度窗口。

以高顺式端羟基液体顺丁橡胶（HTPB）为改性剂，分别采用共混-共固化法、共缩聚法制备了共混改性型不饱和聚酯［UPR+HTPB （blend）］、无规共缩聚改性型不饱和聚酯（UPR-HTPB）和嵌段共缩聚改性型不饱和聚酯（UPR-MAH-HTPB），系统地考察了三种改性不饱和聚酯固化样品的机械物理性能。结果表明，三种改性不饱和树脂的断裂伸长率、拉伸强度和冲击强度均优于未改性的不饱和树脂，固化收缩率大幅降低，且共缩聚改性树脂（UPR-HTPB和UPR-MAH-HTPB）的增韧效果和降收缩效果明显优于共混改性树脂。此外，UPR-MAH-HTPB的拉伸模量也优于未改性的不饱和树脂，硬度和热变形温度则基本保持不变。冲击断面的形貌、交联密度和DMA分析表明，UPR+HTPB （blend）固化体系中存在着HTPB聚团的现象，而共缩聚改性树脂，尤其是嵌段型的UPR-MAH-HTPB，因HTPB嵌入到UPR的主链中，使HTPB微相分离，并更多地参与交联，在增韧的同时保持了树脂良好的刚性和强度。

介孔结构的表征和分析对于介孔材料的开发至关重要，其中低温氮气吸脱附法是最常用的介孔表征方法之一。然而，目前氮气吸脱附法采用的分析模型仍基于平行孔假设，无法描述脱附过程堵孔现象，以及获取孔道连通性等重要孔结构信息。本文建立了低温氮气吸脱附的孔道网络模型，用于分析介孔结构对氮气等温吸脱附行为的影响。通过对比氧化铝材料的氮气吸脱附实验数据和模拟结果，证实了建立的孔道网络模型能很好地描述介孔材料中低温氮气吸脱附行为。模拟结果表明平均孔径较小时，毛细凝聚分压低，液氮堵孔效应显著，氮气吸脱附曲线回滞环的范围和面积较大；孔径分布较宽时，小孔和大孔数量均较多，毛细凝聚和堵孔效应显著，回滞环面积较大；孔道连通性不会影响吸附过程，但会通过改变堵孔效应显著影响脱附过程，连通性越差，堵孔效应越强。证实了堵孔效应对氮气脱附过程影响显著，因而氮气吸脱附法需要考虑堵孔效应，建立的孔道网络模型也可为介孔结构分析提供合理的模型工具。

为解决聚丙烯材料抗冲击强度低的问题，同时利用国内大量廉价的1-丁烯资源，采用单体组成切换法在反应器内进行丙烯本体均聚和丙烯/丁烯本体共聚，原位制备聚丙烯合金。该合金主要由丙丁无规共聚物、长丙烯链段的丙丁嵌段共聚物和高等规度的聚丙烯组成。共聚物作为橡胶相分散在聚丙烯基体中，形成海岛结构，充当应力集中点，起到诱发及终止银纹、吸收能量的作用。长丙烯链段的嵌段共聚物增加了橡胶相与基体的相容性，使合金材料具有优异的刚性和韧性平衡，材料的抗冲击强度最高达48.91 kJ/m²。本文探究了聚合工艺对合金组成结构的影响，并揭示了合金组成结构和相形态、力学性能的关系。

我国油田已全面进入三次采油阶段，研制适应高温高盐开采环境下的驱油剂受到广泛关注。针对传统聚丙烯酰胺类驱油剂进行了改性，采用水溶液聚合的方法，制备并优化了丙烯酰胺/2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸/对苯乙烯磺酸钠（AM/AMPS/SSS）三元共聚物，探究了各种反应条件对产物水溶液表观黏度的影响，总结分析了相关规律，得到最优的共聚物制备条件。使用旋转黏度计，对聚合物溶液的表观黏度、耐温耐盐性能进行了研究，最终得到了耐温、耐盐效果明显，热稳定性良好的AM/AMPS/SSS三元共聚物，在目前严峻的原油开采环境中有较好的应用前景。

利用丁香酚环氧和环四硅氧烷硅氢加成得到新型生物基环氧树脂D4EUEP，通过核磁共振氢谱和飞行时间质谱表征其准确结构。使用非等温DSC对D4EUEP/33DDS固化体系进行分析，采用双参数自催化模型和Málek判据建立了该体系固化动力学模型。模型计算结果与实验结果相关系数大于99%，证明该模型可以较好地描述D4EUEP/33DDS体系的固化过程。通过AICM方法研究了体系的有效活化能与转化率之间的关系，揭示了微观反应机理的变化，并通过Vyazovkin法对D4EUEP/33DDS体系进行了等温固化预测。

聚乙醇酸（PGA）通常可通过乙交酯开环聚合和乙醇酸熔融缩聚制得，但乙交酯开环聚合工艺复杂，导致PGA成本高。相较而言，乙醇酸熔融缩聚制备PGA工艺简单，成本较低，但难以获得中高分子量的PGA。因此，本文基于熔融/固相缩聚路线，系统研究了催化剂种类与含量、酯化温度、固相缩聚温度等聚合工艺条件对PGA外观形态、特性黏度和热稳定性的影响。发现三氟甲烷磺酸铋对乙醇酸熔融缩聚具有较好的催化效果，优化熔融/固相缩聚条件如下：催化剂含量为0.20%（质量），酯化温度为180℃，熔融缩聚和固相缩聚温度为210℃，固相缩聚时间为12 h。在该熔融缩聚条件下，PGA的最高特性黏度为0.36 dl/g，进一步固相缩聚处理可以将PGA的特性黏度提高到0.59 dl/g。

首先采用可逆加成断裂聚合法（RAFT），合成了线性温敏性聚合物聚N,N-二乙基丙烯酰胺（PDEA），之后将其引入到以丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、N,N-二乙基丙烯酰胺（DEA）为功能单体，\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}为模板离子，N,N-亚甲基双丙烯酰胺（NMBA）为交联剂，甲醇和水混合溶液（V_甲醇∶V_蒸馏水=3∶7）为溶剂的离子印迹聚合物制备体系，自组装完成后，用Vc-H₂O₂引发聚合，制备出一种线性温敏性聚合物嵌段调控的智能离子印迹聚合 物——\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}-IIP。用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）对\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}-IIP的结构和形貌进行了表征，以电感耦合等离子体发射光源（ICP-AES）为表征手段对\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}-IIP的吸附分离性能进行了评价。结果表明：\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}-IIP被成功制备，\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}-IIP的饱和吸附量为0.1126 mmol/g，解吸率为75%，在二元混合溶液中具有良好的选择性，在经过7次吸附/解吸循环后，\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}-IIP依旧保持良好的吸附解吸能力，表明\mathrm{R}\mathrm{e}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}^{-}-IIP具有巨大的工业应用前景。

新一代环境友好型工质如R290、R32等由于其燃爆特性，一旦发生泄漏会造成一定的安全隐患，而仍使用较为广泛的工质如R22等一旦发生泄漏同样会加剧温室效应，从而造成全球气候环境恶化。开展工质的泄漏扩散沉积等相关特性的研究十分必要。针对工质在泄漏扩散过程中由于物性的差异造成的泄漏扩散开展了数值模拟研究，模拟中采用Species组分输运模型，考虑密度、黏度等工质物性参数的差异，对工质在泄漏孔下方、泄漏有限空间内的浓度变化，以及密度、黏度等物性对泄漏扩散过程的影响进行了研究。结果表明：泄漏孔下方区域，密度对工质的浓度分布影响较大，其次是黏度；密度越大，工质在泄漏孔下方区域质量分数越大；黏度越大，工质流动性越差，在泄漏孔下方区域质量分数越大。整个有限空间内，工质的密度越大，越易于向空间的中下部区域扩散并形成较高的质量分数；工质的黏度越大，越易于与周围空气发生卷吸作用。

为了研究多孔材料对氢气爆轰的抑制作用，在内径80 mm、长6000 mm的爆轰圆管中开展2H₂+O₂+3Ar预混气爆轰传播实验。在距点火头5000 mm处放置不同孔隙密度（10、20、40 ppi）厚度30 mm的Al₂O₃泡沫陶瓷和不同厚度（10、30、50 mm）孔隙密度20 ppi的泡沫铁镍金属，分别使用压力传感器、烟膜记录爆轰波压力、胞格结构，计算爆轰波传播速度。结果表明，速度亏损和胞格尺寸随着孔隙密度或厚度的增加而增大，但是均与初始压力成反比。两种多孔材料的材料特性不同，泡沫铁镍金属具有良好的导热性，因此对爆轰波的抑制效果强于Al₂O₃泡沫陶瓷。