加氢/氧化催化是现代化学工业中最广泛的催化过程，传统加氢/氧化催化需要高温高压、消耗大量氢气/氧气（或双氧水等），且存在高成本、高能耗、低选择性等问题。因此，如何在温和条件下绿色高效地实现加氢还原/氧化反应，是目前催化领域的研究热点和难点之一。光电催化过程因其能量来源广泛、清洁环保，且结合了光催化和电催化的优势，已成为当前研究热点，而光电分解水产生H₂/O₂过程涉及高反应活性的中间物种（活性氢*H、活性氧*O）的产生。利用光电解水产生的中间*H/*O物种，并使其直接参与加氢/氧化催化过程，实现一步光电解水制活性氢/氧耦合加氢/氧化过程，有望极大提高反应的效率。通过对催化剂结构进行调控，使得耦合过程可在温和的反应条件下进行，同时可避免因使用氢气/氧气等导致的安全和耗能等问题。本文综述了光电分解水过程，传统化工的加氢/氧化过程以及光电分解水与加氢/氧化耦合反应等方面的发展，介绍了水滑石基纳米材料在光电解水耦合加氢/氧化过程中的结构和性能优势，并对未来研究方向进行了展望，以期为高附加值有机化学品的高选择性低成本制备提供思路。

单分散液滴是生产球形颗粒和微胶囊的模板，相关材料广泛用于光学显示、药物递送、生物测定、食品加工等领域。微分散技术通过精确控制微米级通道内的多相流体流动获得尺寸小、粒径分布窄、结构复杂可控的微液滴，是一种公认的新方法。但由于单个微通道的低生产率，其大规模的工业和商业应用受到限制。为了实现产品的高通量、易控制的规模化生产，将大量液滴生成单元和流体分配通道网络并行到单个芯片上进行数量放大是微分散设备放大的基本模式。为了保持液滴的单分散性和设备的鲁棒性，流体在并联微通道内的均匀分布是关键科学问题。系统综述了微分散设备数量放大的最新进展，对加工技术和材料进行了相关分析，并在此基础上对微分散设备放大的未来研究方向进行展望。

胶囊膜作为一种封装系统，由于具有独特的内部空腔结构，能够对活性物质进行封装保护而广泛应用于物质封装和药物控制释放等领域。其中，以海藻酸钙（Ca-Alg）作为壁材构建的胶囊膜具有优异的生物相容性和可降解性。共挤出流体法由于具有制备过程简单、条件温和、胶囊粒径均一以及结构和功能可控等特点，为Ca-Alg胶囊膜的制备提供了一种有效的新手段。主要综述了近年来基于共挤出流体法构建Ca-Alg胶囊膜及其功能化的研究进展，重点介绍了基于共挤出流体法构建单腔室和多腔室胶囊膜、胶囊膜的跨膜传质影响因素，以及利用胶囊膜包埋细胞构建研究肿瘤变化机制的模型和利用功能性材料实现胶囊膜的功能化改性及其应用等方面的研究进展。

稀土元素萃取分离是获得高纯单一稀土的关键步骤之一，开发对稀土元素具有高效分离能力的新材料和新过程是全球科技工作者研究的热点。离子液体作为一类代表性的新材料，因具有不挥发、不易燃、稳定性好、结构性质可调等独特的物理化学性质，近年来在稀土元素萃取分离领域的应用受到广泛关注。在稀土元素萃取分离过程中，离子液体不仅可用作萃取剂，也可作为稀释剂、协萃剂或同时作为萃取剂和稀释剂。系统评述了离子液体在稀土元素萃取分离中的研究进展，对非功能化离子液体和功能化离子液体在稀土元素萃取分离中的萃取行为和萃取机理进行了分析。同时，对该领域的发展所面临的主要问题和进一步的研究工作进行了探讨。

随着人们环保意识和健康意识的提高，抗菌技术在纤维纺织市场的需求日益增长。人工抗菌纤维是将抗菌剂加入到普通纤维中制备的具有抗菌功能的复合纤维，工艺简单，易于工业化生产并满足市场需求。抗菌剂是人工抗菌纤维制备过程中的关键成分，决定了抗菌纤维的制备方法和抗菌效果。基于此，针对人工抗菌纤维，重点探讨了近年来无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂和新型材料抗菌剂用于人工抗菌纤维制备的研究现状，并对人工抗菌纤维未来的研究重点和发展趋势进行了展望。

燃料电池和金属-空气电池作为目前最具发展前景的能量转换和储存设备，对于缓解人类发展所面临的能源与环境问题大有裨益。然而，较差的氧电极反应，如燃料电池中的氧还原反应以及锌空电池中的氧还原及析氧反应，却限制着这两类装置的高效运行。近年来，人们提出了利用单原子催化剂（SACs）来提高氧电极反应的反应动力学。因此，针对两类氧电极反应，本综述根据构成活性位点的不同金属元素进行了分类总结，重点关注了各类催化剂的共性及进展。同时，还对具有双功能的催化剂及其在锌空电池的应用进行了总结。最后，针对SACs目前存在的问题和未来的发展方向提出了建议，旨在为单原子氧电极催化剂的设计及发展指明道路。

由于资源和成本优势，以及工作原理与锂离子电池的相似性，钾离子电池在未来的大规模储能应用中有着光明的发展前景。然而相比于锂、钠离子，钾离子半径较大，这不仅影响了其在电极中的输运，而且容易对电极材料的结构造成一些不可逆的破坏，进而导致较差的电化学性能。对于钾离子电池，负极可采用与锂离子电池相同的石墨负极，而正极材料是目前的研发高性能钾离子电池的关键。因此，本文在总结了最常见的四类钾离子电池正极材料的相关进展，并分别探讨了各自的优势、问题及相应的改性方法的基础上，展望了钾离子电池正极材料未来的发展。

电催化剂是化学能转化过程中电化学反应的核心，最大程度地提升其催化性能，对提高电催化效率、节能降耗具有重要意义。如何确保催化剂活性中心在物质（包括电子）的传输通道交汇处，调控活性并同步提升其稳定性与导电性，是设计与优化电催化剂并实现其性能最大化的关键。在催化剂的构筑与制备中，表界面结构、组成与性质等的变化往往呈现非线性关系，即介于两极端情况的介尺度区域内会出现性质的突变，表现出介尺度性质。基于此，从“介尺度”的视角，总结了近年来在催化剂表界面活性位构筑与调控中存在的介尺度现象与对应策略，从晶体结构、化学组分、相界面以及应变效应等对催化剂结构以及性能的调变几个方面进行分析梳理，进一步指出：介尺度思想可以指导电催化剂的设计，为制备高性能电催化剂提供了新的思路和视角。

定量构效关系是溶剂分子设计与开发的重要理论基础，建立准确可靠的预测模型可以有效地解决性质数据库资源有限、实验过程人力物力消耗量大且具有危险性等问题。随着人工智能技术的快速发展，深度学习在化工领域取得突破性进展，基于此，综述了经典与智能化建模的研究理论与方法，重点介绍了基于深度学习实现大规模数据智能化关联的研究进展，进一步阐述了深度学习在有机物各种基础物性和环境健康安全等潜在影响性质预测中的潜力与优势，并从溶剂设计向绿色、安全、智能化发展的角度，展望了基于深度学习的定量构效关系在化学产品开发与化工过程设计等方面的理论研究方向和应用前景。

电极材料是超级电容器（SCs）的关键部件，金属有机框架（MOFs）作为一种多孔材料，由于其具有比表面积大、结构可控、孔径可调等优点在SCs电极材料领域得到诸多关注，而MOFs的低导电性和稳定性仍然是实际应用中的主要挑战。MOF复合材料是一类由MOFs与一种或多种不同材料组成的复合材料，它可以有效地结合MOFs和其他功能材料的优势，例如优良的导电性和独特的电化学性质等。因此，MOF复合材料可以实现高可逆容量和优良的循环性能，克服MOFs材料的缺点，在超级电容器电极材料领域具有广阔的应用前景。根据与MOFs复合的材料维度分类，可分为0D、1D、2D和3D MOFs四类复合材料，重点综述了这四类复合材料的组成及合成方法，并系统介绍了MOF复合材料的SCs应用，对其发展前景进行展望。

电化学反应器中隔膜材料是将正极和负极在电子通路上隔开但在离子传输通路上保持畅通的特殊材料。作为电化学反应器三个关键材料之一，隔膜材料还需耐强酸/强碱和高电压等环境。围绕电化学反应器中隔膜材料，从分子设计的角度针对材料电化学性能与化学稳定性的调控、电化学装置的介观传质性能的促进和改善等研究思路与进展进行了综述，为相关研究提供性能导向的分子设计参考。

多孔材料如金属有机框架材料（MOFs）、共价有机框架材料（COFs）、有机多孔聚合物（POPs）等由于构筑单元的多样性、可设计性，孔道的可调控性和功能化，已经被广泛用于分离、催化、气体储存以及药物释放等领域。尽管如此，这些多孔材料固有的结构特征让它们普遍对水气非常敏感，最严重时多孔结构在水溶液环境下会坍塌。为解决此类问题，制备疏水的多孔材料是一个非常好的策略。然而，设计超疏水多孔材料具有一定的挑战。介绍了具有（超）疏水性能的MOFs、COFs和POPs的发展现状，对超疏水多孔材料合成思路和结构特点进行了分析，对这类材料在催化、油水分离、气体吸附和分离等方面的应用进行了总结，并进一步探讨了此类材料存在的问题和发展方向。

合成生物学是以工程学思想为指导，对天然生物基因组进行改造和重构，合成新的生物元件，构建新的代谢途径，生产新产品或获得新表型的新兴学科。生物基塑料是以天然物质为原料在微生物作用或化学反应下生成的塑料。利用合成生物学改造工程菌株的方法制备合成生物基塑料已经成为学术界和产业界关注的热点。本文综述了合成生物学的发展和重要的合成生物学技术，重点综述了利用合成生物学技术构建聚羟基烷酸酯、尼龙、聚乳酸和丁二酸丁二醇酯等生物基塑料聚合物单体及其衍生物的代谢途径和工程优化领域的研究进展。

由于水资源污染、淡水资源日益匮乏，水危机已经严重影响到人们的日常生活。从晨雾中捕获水气则可以缓解干旱地区的缺水问题。受纳米布沙漠甲虫、仙人掌、蜘蛛丝等动植物自发捕集雾水的启发，构建特殊润湿性的仿生雾水收集材料备受关注。详细总结了仿生雾水收集材料的最新研究进展，讨论了仿生集水材料的设计和制备方法，并从雾水收集的四大仿生策略出发，介绍了提升雾水收集效率的设计方案。在此基础上，分析了当前仿生雾水收集过程存在的问题，展望了此类材料未来的发展趋势和方向。

燃料电池是将化学能转化成电能的装置，其空气电极催化层的设计，既要包含丰富的、易于接近的反应活性位，也要具备高度连通的电子、质子以及反应物、产物传质通道，因此电极必须具有特定三维几何结构形貌和有序分布的各功能化孔道，确保催化活性位得以充分利用以及反应可以连续进行。针对催化剂孔道的几何结构调控，本文调研了最近报道的一系列研究工作，从模板法、高温相变法、模板/相变复合方法以及基于金属有机框架材料进行孔道设计等四种主要方法出发，综述了该领域的最新研究进展。

在石油、医药、化工等行业生产和分离过程中，常伴随着共沸或沸点相近混合物的产生，其高效节能分离是工业清洁生产和可持续发展的前提。作为一种分离共沸或近沸等难分离混合物的重要手段，特殊精馏引起了广泛关注。然而，特殊精馏对能源的消耗量非常大，开发低成本、性能可靠的特殊精馏强化技术对实现经济和能源的可持续发展具有重要意义。基于对特殊精馏塔内外传质传热规律的研究，本文从强化原理和工艺改进技术两方面，重点介绍了热耦精馏、隔壁塔、侧线精馏、有机朗肯循环、热泵精馏、差压热耦合等内外热耦合强化技术在特殊精馏节能增效等方面的研究进展，并展望了其未来发展的挑战和机遇，以期为特殊精馏在热耦合强化方面的理论研究与应用提供参考。

表面活性剂在实际工业生产中有着广泛应用，一般多为多种表面活性剂的复配体系，利用不同组分的特性，使得复配体系具有比单一表面活性剂更优越的性能，而多元表面活性剂复配机理仍不是很清楚。采用实验与理论模型相结合的方法，研究混合表面活性剂各组分间的协同效应。首先以Flory-Huggins理论为基础，推导了多元表面活性剂体系的分子热力学模型，通过二元系实验数据关联出两两相互作用参数，可对多元体系临界胶束浓度(cmc)与混合表面活性剂胶束相组成进行预测，三元表面活性剂复配体系模型计算结果与实验值吻合较好。

选择性去除燃油中的硫化物对环境和人类健康具有重要意义。采用基于密度泛函理论（DFT）和含色散矫正的密度泛函理论（D-DFT）的方法，研究了多孔氮化硼（p-BN）及其空位缺陷对燃油中噻吩类硫化物及非硫化物的吸附行为及吸附选择性。结果表明：B—N极性键与硫化物极性分子之间的分子间力使p-BN能选择性去除燃油中的二苯并噻吩（DBT）；引入N、B空位缺陷后，缺陷能级与S原子形成化学相互作用并伴随电荷转移，进一步增强了p-BN对硫化物的吸附。通过对N、B空位缺陷形成能的计算，预测了合成含V_N、V_B的p-BN所需的化学条件：在富硼条件下，采用B₂H₄作为B源比采用B、α-B₁₂和BH₃等更有利于V_N的形成；而在富氮环境下采用N₂H₄作为N源比采用N₂、NH₃等更有利于V_B形成。为实验上有目的地合成高效吸附脱硫材料提供理论依据。

传统的混合澄清槽一般采用刚性搅拌桨来实现液-液两相的混合萃取，普遍存在效率低、能耗高等问题。将一种弹性搅拌桨应用在混合澄清槽中，以强化液-液两相混沌混合及分散特性。以最大Lyapunov指数（LLE）和多尺度熵（MSE）表征体系混沌状态，以分散相液滴粒径分布、Sauter平均粒径（D₃₂）等表征分散效果，分别研究了桨叶类型（弹性搅拌桨、刚柔组合桨及刚性桨）、弹簧长度、线径、外径等因素对混沌混合效果和分散特性的影响。结果表明，相比较刚性搅拌桨和刚柔组合搅拌桨，弹性搅拌桨通过弹簧的形变和储能作用，强化了搅拌能量的传递方式，提高了分散相的分散效果，有利于液液两相的混沌混合，在搅拌转速N=200 r/min、弹簧线径为0.6 mm、弹簧相对长度为1.2、弹簧外径为7 mm时，弹性搅拌桨体系的LLE和MSE更大，且MSE值波动最强；同时，各搅拌体系内分散相平均粒径D₃₂与转速呈对数线性关系，弹性搅拌桨体系内分散相液滴尺寸更小且数量更多。

传统搅拌反应器普遍使用刚性桨进行机械搅拌，导致反应器内容易产生混合隔离区而降低流体混合效率。采用多流场耦合诱发混沌现象，促使更多流体进入混沌状态，是提高流体混合效率的有效途径之一。结合Matlab软件编译PJ-RF-RT体系中的压力脉动信号得到最大Lyapunov指数（LLE）与多尺度熵（MSE），探究不同脉冲周期下占空比、桨型、柔性桨叶厚度、桨离底高度及脉冲空气射流量对搅拌反应器内流体混沌混合的影响，同时，对比分析了桨型、射流类型、气流量对体积氧传质系数K_La的影响。研究结果表明，在脉冲周期T=0.4 s，占空比D=80%时，RF-RT桨体系较R-RT桨体系的LLE增大了11.58%，且RF-RT体系的MSE显著高于R-RT桨体系，表明脉冲射流刚柔组合桨体系能更好地诱发流体混沌，增大流体混合效率，均化体系能量分布。此外，脉冲射流耦合RF-RT桨体系增强了流体的湍流特性，促使液膜厚度减小，强化了传质，在单位体积功耗P_v=360 W/m³时，PJ-RF-RT体系的K_La较PJ-R-RT提高了13.46%，PJ-R-RT体系的K_La较SJ-R-RT提高了11.86%。

二甲醚（DME）羰基化制乙酸甲酯（MA），MA加氢合成乙醇工艺是一种新颖、绿色且经济的乙醇合成路线，催化剂成型对实现该工艺工业化具有重要意义。本论文选用拟薄水铝石及硅溶胶为黏结剂，对丝光沸石分子筛（MOR）进行挤条成型，制备了一系列不同黏结剂种类与含量的成型MOR催化剂。通过强度测试以及Weibull函数统计分析，探究了黏结剂对成型MOR的强度以及强度可靠性的影响；X射线衍射、N₂物理吸附、NH₃程序升温脱附、吡啶吸附原位红外等表征结合活性评价，探究了黏结剂对MOR的物理结构、酸性以及催化性能的作用。结果表明：黏结剂的引入不会影响MOR的晶体结构，且以拟薄水铝石为黏结剂时，催化剂力学性能及DME羰基化催化性能最佳。通过建立MA时空收率、TOF与微孔比表面积之间的定量关系，确定黏结剂不影响MOR内单位活性位点催化能力，产物时空收率与催化剂微孔比表面积呈线性正相关。

铁基催化剂CO₂加氢直接合成烯烃是实现CO₂减排及CO₂转化与利用的最佳途径之一。目前铁基催化剂的CO₂加氢活性及反应过程中铁基催化剂结构强度仍然较低，成为CO₂加氢制烯烃产业化生产的重要挑战。通过浸渍法制备一系列负载型铁基催化剂，研究载体材料性质对铁基催化剂结构及CO₂加氢直接合成烯烃的影响特性。研究发现，载体可诱导铁基催化剂在CO₂加氢反应过程中形成的铁物种，同时影响铁基催化剂表面碳物种的有序度，调变对CO₂吸附及活化能力；研究结果表明ZrO₂负载的Fe催化剂展现出最佳的CO₂加氢合成烯烃催化性能，在温度320℃和反应压力2.0 MPa时，CO₂转化率>30%，C₂~C₇烃类产物中烯烃选择性高达85%以上，烯烷比为8.2，且CO选择性较低为17.1%。

研究针对TiO₂纳米管材料批量电合成过程的结构有序性耗失问题，考察了TiO₂纳米管阵列生长过程中的非线性动力学机制，及其随电解时间等的演变机制。结合扫描电镜（SEM）及电化学分析表明，TiO₂纳米管阵列形成是低聚羟基钛中间体扩散-反应耦合过程中的自组织行为。研究建立了电合成体系的反应-扩散动力学方程组，并对其进行了线性稳定性分析，阐释了TiO₂纳米管阵列有序结构形成，乃至出现周期性电化学振荡的参数阈值空间，在此基础上提出了TiO₂纳米管阵列电合成过程的扩散-反应耦合强化机制。研究提出的非线性动力学机制广泛存在于各种金属的电溶过程中，并对产物结构及过程电耗有深刻影响。这也为新型纳米材料的批量电合成过程强化提供了理论依据。

研究了多种离子液体对小分子烃类的溶解性能，发现含有Cu(Ⅰ)的离子液体对烃类具有较高的溶解度和烯烃/烷烃溶解选择性，优选出了Et₃NHCl-2.1CuCl离子液体。考察了温度和压力对小分子烃类溶解性能的影响规律，发现低温和高压有利烃类的溶解，烯烃/烷烃溶解选择性随温度和压力的升高而减小；在30℃和0.2 MPa的条件下，烯烃/烷烃溶解选择性均在8.3以上。烃类在离子液体中的初始溶解速率较大，但随时间的延长快速降低，相同条件下烯烃的溶解速率高于烷烃的溶解速率。烯烃/烷烃分离选择性随混合气中烯烃含量的减小而增大。升温可以解吸出离子液体中的烃类，烷烃比烯烃容易解吸，优化条件下的解吸率可达92%以上。离子液体对小分子烷烃和烯烃的吸收分离具有良好的重复使用性能。利用Gaussian 09软件对离子液体的阴离子与烯烃、烷烃的作用进行了计算分析，解释了烯烃和烷烃在不同离子液体中溶解性能差异的原因。

限域传质分离膜主要面向分子/离子水平的高精度分离过程，对解决CO₂分离、共沸物分离、盐湖提锂、海水淡化等重大应用需求具有重要意义。然而目前，这类膜的限域传质机制研究滞后，理论模型缺乏，已不能满足材料和化工等学科高速发展的需求。用介科学观点思考限域传质分离膜同时具有高通量和高选择性这一反常现象，即突破Trade-off效应，这是选择性机制与通量机制之间的竞争与协调导致的。纳微固液界面处流体分子在界面处会优先吸附，形成稳定的吸附层，基于此本文提出了“二次限域”的假说，即界面诱导的类固态新界面会对中间流体再次产生限域效应。通过对比限域传质分离膜的孔道尺寸与二次限域尺寸，进一步认知了二次限域的选择性机制，并结合选择性机制与通量模型对膜通量和选择性的定量预测进行了初探，以期为精密构建限域传质膜提供理论基础。

硫化氢具有腐蚀性与毒性，采用吸收剂吸收硫化氢气体是重要的脱硫处理方式。不同的吸收剂在吸收效率上存在较大差别。首先对比了三氯化铁体系、碘酸钾体系和碱性铁氰化钾体系三种不同硫化氢吸收剂的吸收效率。在此基础上重点优化了碘酸钾体系吸收条件参数，讨论了包含浓度、温度、pH、气体流量及时间等因素对硫化氢吸收效率的影响。并建立了四因素三水平正交试验研究较优吸收条件，得到正交试验优化吸收条件为：温度55℃，pH 6.01，硫化氢流量0.3 L·min^-1，吸收时间1 min，该条件下8%（质量）碘酸钾体系的三级吸收效率为51.56%。研究结果对硫化氢吸收处理提供了理论参考，也为间接电解法循环处理研究提供了支持。

以SiO₂为支撑材料、甲基丙烯酸（MAA）为功能单体、偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）为交联剂，制备了可选择性吸附柠檬汁中苦味物质的表面分子印迹聚合物（SMIPs）材料。利用透射电镜和红外吸收光谱等手段对SMIPs进行表征，随后进行吸附能力和选择性研究。结果表明，SMIPs具有核-壳结构，且有着良好的吸附性能（27.72 mg/g）和快速吸附能力（60 min），吸附符合二级动力学模型，吸附过程符合Langmuir单层吸附模型。最后，将SMIPs用于柠檬汁中苦味物质吴茱萸内酯的去除，结果显示SMIPs具有良好的脱苦性能。

以四氧化三铁（Fe₃O₄）纳米粒子为支撑材料，模板选用芒柄花黄素，温敏功能单体和辅助功能单体分别选用N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）和甲基丙烯酸（MAA），制备出磁性和温度双响应型分子印迹材料（MTMIPs），并结合高效液相色谱法（HPLC）将其用于红车轴草中芒柄花黄素的定向萃取研究。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、红外光谱（FT-IR）、热重分析（TGA）、磁性分析（VSM）等手段对MTMIPs进行表征，随后对其温敏及吸附性能进行考察。结果表明，MTMIPs为核壳型结构，热稳定性好，具有良好的吸附性能（16.43 mg/g）和温敏特性，对芒柄花黄素的吸附动力学符合准二级动力学模型，吸附过程符合Langmuir单分子层吸附。HPLC检测结果显示MTMIPs可用于从复杂样品中分离富集芒柄花黄素。

现代煤化工中，甲醇制烯烃 （MTO） 是一个非常重要的装置。其烯烃分离过程面临着原料变动大、烯烃产品损失以及较高的公用工程消耗等问题。这就需要在满足产品规格和需求的情况下，优化操作条件以实现最大效益。以Lummus前脱丙烷的烯烃分离工艺为研究对象，以增加乙烯与丙烯的总收率和降低总能耗为优化目标，对该工艺流程进行建模模拟与多目标优化。采用非支配排序遗传算法（NSGA-II）进行多目标优化的求解，实现了15个操作变量的同时优化。在维持产品收率不变的前提下，可通过降低脱丙烷塔、脱乙烷塔和1^#丙烯精馏塔的回流比等优化措施找到了当前最优操作点。结果表明，该最优操作点与现有操作点相比可降低20 MW能耗。通过对决策变量的综合分析，确定了不同目标权衡下对应的各个操作变量的优化区间，发现精馏塔可以在多个最佳操作区间内运行。

通过多步法合成了离子型含双苯并三氮唑环的目标分子，4，4'-{苯-1，3-二基二[(1E)-3-羰基丙-1-烯-1，3-二基]}二[2-(2H-苯并三唑-2-基)苯醇酸]二钾。在室温条件下，目标分子在3.5%（质量）NaCl/DMSO（二甲基亚枫）混合溶液 （体积比：40/60） 中能够发生分子自组装产生纳-微米级的自聚集体。通过傅里叶变换红外光谱 （FT-IR）、拉曼光谱和X射线光电子能谱 （XPS） 的表征，证实了所形成的目标分子自聚集体能够对铜表面产生强烈的化学吸附作用，在铜表面形成自组装膜。利用电化学方法测定了目标分子自聚集体吸附在铜表面形成自组装膜后，在3.5%（质量）NaCl溶液中的缓蚀性能。结果表明目标分子自聚集体在NaCl溶液中能高效地抑制铜腐蚀。

通过酸刻蚀-沸水浴处理构筑微纳米分级结构，进而通过喷涂含有磷酸铝胶黏剂（AP）和低表面能物质——全氟辛基三氯硅烷（PFOTS）的悬浮液增强结合力并降低表面能，从而在国产7B04铝合金表面制备了耐久性超疏水防护膜。利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、接触角测试仪（CA）、电化学阻抗谱（EIS）等技术以及多种环境模拟实验对样品进行了表征，结果显示，制备的防护膜表面水静态接触角（WCA）高达158.4°，滑动角（SA）为0°，呈现出超疏水和低黏附性；膜层电阻（R_c）约为101.55 kΩ·cm²，在NaCl腐蚀介质中的电荷转移电阻（R_t）增大了近2个数量级，表现出优异的防护性能；样品可以经受多种破坏，具有理想的机械耐久性、化学耐久性和环境耐久性。

为寻求绿色、可持续与具备大规模应用潜能的天然植物提取物作为缓蚀剂，选择具有表面活性剂性质的无患子果皮提取物作为研究对象。通过简便乙醇回流萃取获得无患子果皮提取物。在室温条件下，无患子果皮提取物在DMF（N，N-二甲基甲酰胺）/HCl水溶液的混合溶液 （体积比50/50，1.0 mol/L HCl 溶液） 中能够发生自组装产生有序的纳微米聚集材料。傅里叶变换红外光谱 （FT-IR）与X射线光电子能谱 （XPS） 研究表明了无患子果皮提取物聚集体能够对Q235钢表面产生化学吸附作用。利用电化学方法研究了无患子果皮提取物聚集体吸附在钢表面后，在1.0 mol/L盐酸水溶液中的缓蚀性能。结果表明无患子果皮提取物聚集体能够有效抑制钢被盐酸腐蚀，最大缓蚀效率达到90%以上。

生物质气化过程中副产的焦油不仅有腐蚀设备、堵塞管道等危害，而且会降低生物质气化效率，传统的物理处理与热裂解处理方法存在诸多不足。本文基于旋转弧热等离子体反应装置，以二氧化碳作为等离子介质，选取苯及苯萘混合物作为生物质焦油的模型化合物进行了气化实验，实现了向合成气的高效转化（碳收率可达到90%以上），初步显示了该路线的可行性。进一步分析了真实生物质焦油的物质组成，考察了二氧化碳等离子体对焦油的气化性能，焦油内的水分可作为气化剂，调节合成气中H₂/CO的比例（0.3~1）。上述结果为生物质焦油无害化、资源化利用技术的发展提供了新的思路。

采用正硅酸乙酯（TEOS）和3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）通过共缩聚法合成介孔二氧化硅（MCM-41）。首先对其氨基修饰，再通过有机合成接枝—R基团（—R：—CHO、—OH、—CH₃、—COOH），制备得到Me-Ph-NH-MCM-41、OHC-Ph-NH-MCM-41、HO-Ph-NH-MCM-41、HOOC-Ph-NH-MCM-41四种不同的药物载体。利用FT-IR、Zeta电位、XRD和SEM对其结构和形貌表征，结果表明NH₂-MCM-41改性成功。以罗丹明B（RhB）为模型进行载药性能测试，并考察了此释药系统在模拟不同pH的体液下的敏感释药行为，同时探究了不同—R基团对释药的影响。结果显示，四种载体在中性条件下几乎不发生药物释放，通过改变环境体系pH可以有效控制药物释放，其释药行为可以用Korsmeyer-Peppas动力学模型来描述。实验表明，释药量：RhB@HOOC-Ph-NH-MCM-41>RhB@OHC-Ph-NH-MCM-41>RhB@HO-Ph-NH-MCM-41>RhB@Me-Ph-NH-MCM-41，不同—R基团的药物载体的pH响应性不同，其中RhB@HOOC-Ph-NH-MCM-41释药量在pH=1.2时可达57.87%，在用于药物智能控释材料方面具有一定的应用潜力。

在湿法磷酸浸出过程中由于部分有机物碳化不彻底，使产品磷酸呈现黑色。本文提出了一种新型的催化氧化湿法磷酸净化技术，即在湿法磷酸浸出过程中引入氧化剂（H₂O₂）及催化剂（MnO₂），基于转化过程中形成的·\mathrm{O}\mathrm{H}和\mathrm{H}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}·等过氧化物实现对有机物的去除与浸出过程的强化。重点考察不同反应条件对湿法磷酸浸出率及有机质去除的影响。结果表明，浸出时间为40 min、反应温度为80℃、H₂O₂用量为0.08 ml/g、催化剂与磷矿的质量比为0.04时，磷矿浸出率可达96.9%；同时测定得到的TOC去除率达到79%。分析机理可得，H₂O₂会与溶液中的H₃PO₄形成H₃PO₄·H₂O₂过氧化物，MnO₂与之发生类Fenton反应，产生大量·\mathrm{O}\mathrm{H}，进而将黑色有机物充分氧化为CO₂和H₂O，打破有机物对磷矿颗粒表面的“包裹”，促进磷酸的浸出和有机物的去除。

利用人工合成的蒙脱石做硬模板，以插层的邻菲罗啉-钌络合物为前体，在惰性气氛下热解后用氢氟酸和盐酸刻蚀除去蒙脱石模板制备出负载钌纳米粒子的氮掺杂石墨烯催化剂（Ru-NG）。Ru-NG具有与模板蒙脱石类似的层状石墨烯结构，C、N、O及Ru元素在其上分布均匀。Ru-NG中钌的含量随钌前体的加入量的增加而增加，但受蒙脱石片层的物理限域作用及与含氮物种的配位作用，钌纳米粒子的粒径却无显著变化，且粒径均一，平均粒径在1.2~1.4 nm范围内。与传统浸渍-还原法制备的活性炭负载的Ru催化剂相比，Ru-NG在二氧化碳加氢生成甲酸反应中表现出优异的催化活性。

PEG化的药物递送系统（DDSs）可以通过增强药物的渗透性和滞留性（EPR）效应克服传统化疗的副作用。利用共沉淀法和水热法制备纳米粒子DOX@HAP，进一步通过偶联反应修饰菁染料（Cy），通过铜（I）催化的炔-叠氮化物环加成反应修饰PEG链，构建了纳米制剂DOX@HAP-Cy-PEG。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、粒度分析仪、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线光电子能谱仪（XPS）和X射线衍射仪（XRD）对该纳米载药体系的形貌、粒径、物相组成进行表征分析。利用紫外-可见（UV-Vis）分光光度法测定了该纳米材料的药物负载量以及体外药物释放曲线。进一步，利用DOX和Cy双通道荧光成像，监测DDSs在Hela和HepG2细胞中的摄取行为。表明DOX@HAP-Cy-PEG纳米载药体系有望作为一种新型的治疗与示踪一体化的抗癌纳米制剂。

通过电化学反应将氮气（N₂）和水（H₂O）在常温常压的条件下转化为氨气（NH₃）是一种绿色环保的合成氨方法。但由于N₂具有非常高的化学惰性，必须借助电催化剂来加速反应的动力学过程。通过密度泛函理论计算揭示出新型二维无机材料AuP₂对N₂电化学还原制NH₃具有很好的催化活性。在二维AuP₂材料中，Au与P之间由于电负性差异发生显著的电荷转移，使带有正电荷的P可作为活性位点促进氮还原。计算表明整个反应的速控步是N₂生成^*NNH的过程，限制电压为1.2 V，催化活性可以跟部分金属催化剂相媲美。为设计高效氮还原电催化剂提供了新的思路。

向正十八烷中加入高导热填充物形成复合相变材料（PCM），可以很好地提升其导热性能，同时，为了保证符合相变材料的高热导率、分散性和再循环可靠性，利用硬脂醇修饰氧化石墨烯（GO），形成改性石墨烯（MG）与正十八烷的复合相变材料。分别制备了改性石墨烯质量分数为0、1%、2%、3%、4%（质量）的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料，并经过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等测试对其形貌结构及热物性进行表征和研究。实验表明制备的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料具有很好的分散性；当纳米石墨烯片的质量分数达到4%时，复合相变材料的热导率相对于纯正十八烷高出了131.9%。

近年来，越来越多的研究致力于开发新型、超高能量密度、高法拉第反应活性的电极材料，尤其将其应用于新一代超级电容器储能系统。通过水热法直接在柔性基质碳布上生长海胆状V₂O₅纳米球和十四面体Fe₂O₃纳米盒子。V₂O₅微观结构和储能性能可通过改变水热时间进行调控。海胆状V₂O₅纳米球正极材料具有最高比容量535 F·g^-1。以十四面体Fe₂O₃纳米盒子作为负极材料组装的新型结构V₂O₅-CC//Fe₂O₃-CC柔性超级电容器，在功率密度为699.49 W·kg^-1时，能量密度可达46.06 W·h·kg^-1。而且具有良好的机械柔韧性，在180°弯曲循环测试5000次，比容量保持率仍高达83.4%。研究为开发下一代超高能量密度、柔性电子器件提供了一种通用而有效的策略。