以四水合钼酸铵为钼源、六水合硝酸镍为镍源，采用水热法在泡沫镍基底上制备前驱体NiMoO₄纳米棒阵列，然后通过热氮化法得到具有棒状阵列结构的NiMoN催化电极材料（简称NiMoN）。采用X射线衍射和扫描电子显微镜对NiMoN的物相结构和表面形貌进行表征；通过线性扫描伏安法、塔菲尔斜率、电化学阻抗谱等电化学测试手段，对NiMoN的半反应析氧（OER）、析氢（HER）以及全解水性能进行测试。结果表明，在碱性淡水和碱性模拟海水电解液中，NiMoN均显示了突出的OER活性，产生100.00 mA/cm²的电流密度分别需要293、340 mV的过电位；NiMoN?9具有较好的HER活性，在两种电解液中产生100.00 mA/cm²的电流密度分别需要361、400 mV的过电位；NiMoN?9具有良好的全解水性能，在两种电解液中产生100.00 mA/cm²的电流密度所需电压分别为2.016、2.032 V，且可稳定运行55 h以上。

由于全氟化合物中有很稳定的碳氟键，因此如何高效地去除受污染水体中全氟辛酸（PFOA）是一项挑战。采用纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体（DBD）对水中难降解有机污染物PFOA进行降解处理，考察了放电气氛、放电功率等放电参数以及气体流量和液体流量等反应条件对PFOA去除率的影响。结果表明，在放电气氛为Ar、放电功率为11.84 W、气体流量为3.33 L/min、液体流量为0.28 L/min的条件下，DBD对PFOA具有较好的降解效果，反应60 min后PFOA去除率可达94.0%以上。结合发射光谱和自由基猝灭分析，确定破坏PFOA的分子结构、实现反应物高效降解的主要活性物种是e^-、?OH、H₂O₂、O₃。该技术可为PFOA去除提供有效的解决方法。

人类活动导致的CO₂过量排放，是造成全球气候变暖的主要原因，因此亟需一种能够有效控制CO₂浓度增长的方法。直接空气捕获技术是目前唯一能够大规模实现碳排放负增长的技术。固体胺吸附剂，特别是硅载体固体胺吸附剂，因其具有高吸附能力、抗腐蚀、低能耗等优点，被广泛研究并用于环境空气中捕获CO₂。将硅基固体胺吸附剂按照负载方式进行分类，并归纳了不同硅基载体对吸附剂性能的影响；提出粉末状固体胺吸附剂在工业应用中遇到的难题，整理并分析了固体胺吸附剂当前的成型方法；指出了开发高吸附量、高稳定性的成型固体胺吸附剂是CO₂吸附剂工业化的未来趋势。

以盐酸多巴胺为N、C源，高温固相法合成N掺杂C包覆Li₂ZnTi₃O₈@C?N负极材料。在合成过程中发现，部分Ti⁴⁺被还原为Ti³⁺，达到了包覆和掺杂共同改性的目的。该方法有利于提高离子扩散系数和降低电荷转移电阻。在电流密度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 A/g时，Li₂ZnTi₃O₈@C?N?2的放电比容量分别超过240.0、220.0、210.0、200.0、190.0、180.0 mA ? h/g。还研究了N掺杂C包覆Li₂ZnTi₃O₈复合材料的低温电化学性能。结果表明，0 ℃时该样品的放电比容量远高于未改性的Li₂ZnTi₃O₈负极材料；电流密度为0.2 A/g时的首次放电比容量为262.5 mA ? h/g，循环300次后放电比容量为241.7 mA ? h/g；在电流密度为1.0 A/g、循环300次后放电比容量依然有147.4 mA ? h/g。

清洁和可再生能源技术的发展被视为解决能源和环境问题的关键。电催化分解水过程中的析氧反应（OER）在太阳能和风能等间歇式能源存储方面发挥着关键作用。环境友好的中性环境下的OER受到了很大的关注，然而其电解水析氧效率远低于在碱性或酸性条件下电解水析氧效率。基于此，首先概括了目前研究者对中性环境下OER机理的认识；介绍了几种重要的原位跟踪OER电催化过程的表征技术，并概述了包括Co基、Ni基和Mn基等中性环境下的OER催化材料；最后，对促进中性环境下电催化分解水OER面临的挑战进行了总结，并提出了可能的解决策略。

在膜法处理污水过程中，广泛使用有机聚合物分离膜。但是，由于不可逆膜污染的发生，需要更换性能衰减后膜，导致大量废膜的生成，因此实现废聚合物膜的再利用具有重要的经济和环境价值。以污水处理厂的废旧中空纤维膜为模板，通过简单的热解重塑反应制备了一种具有超微孔?介孔?大孔结构的炭材料；结合炭材料的结构表征，对活性炭的吸附性能进行了分析，研究了其吸附水中典型芳香烃类和抗生素类污染物的动力学和热力学过程。结果表明，具有分级孔结构的废膜炭对芳香烃类有机污染物的去除能力高于商业炭，而对环丙沙星、卡马西平、磺胺嘧啶等抗生素的吸附性能低于商业炭。

通过树脂烧蚀实验和扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、热重?红外同步热分析仪等表征手段探究了含哒嗪酮结构的生物基环氧树脂的本征阻燃机制。结果表明，相对于目前最常用的石油基双酚A型环氧树脂，所制备的生物基环氧树脂在燃烧时更易形成大量膨胀型的炭层结构，同时释放出大量CO₂和NH₃等不可燃性气体和更少的可燃性气体；含哒嗪酮结构的本征阻燃生物基环氧树脂呈现出凝聚相?气相协同阻燃机理。本研究为构筑高性能的本征阻燃环氧树脂提供了新的思路。

化石燃料的大规模使用导致CO₂过度排放，造成气温升高、冰川融化、病虫害加剧等一系列问题。通过电化学还原CO₂（CO₂RR）将CO₂转化为有价值的化学品和燃料，已成为实现碳循环的一种途径。多年来，已将金属及其氧化物、碳基材料、单原子催化剂等不同电催化剂用于CO₂RR并取得了一定的进展，但作为“工业维生素”的稀土元素用于CO₂RR的报道较少。综述了稀土元素作为载体、主催化剂、助催化剂用于CO₂RR的情况，探究了稀土元素材料在CO₂RR中的催化性能，以期促进对工业应用的研究。

金属?氮掺杂炭是一类新兴的应用于CO₂还原反应(CO₂RR)的非贵金属电催化剂。目前的制备方法主要采用浸渍法为主的后处理方式，通常涉及较多的步骤，且金属种类单一。以4,4′?联吡啶为配体、硝酸铁和氯化铜为金属节点，通过配位竞争的策略合成FeCu配位聚合物，后经原位热处理得到FeCu?N?C系列催化剂。分别采用SEM、TEM、XRD、N₂吸附?脱附等技术对催化剂形貌结构、金属物种状态、孔隙结构等进行了表征。采用三电极体系评价了FeCu?N?C系列催化剂在电催化CO₂RR产合成气（CO/H₂）中的性能。结果表明，通过调控Fe、Cu的物质的量比、炭化温度、金属组合等条件可调控合成气中n(CO)/n(H₂)的比例。在较宽电位范围内（-0.7~-1.3 V）生成的合成气中n(CO)/n(H₂)可在0.15~3.33调控，可满足甲醇合成、费托反应及合成气发酵等重要反应的供给气配比。