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。

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。

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。

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。

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。

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。

钠离子电池因成本低、安全性高等优势，已经成为当前储能领域的研究热点。为了明确钠离子电池硬碳负极的发展历程，解决钠离子电池初始库伦效率低、稳定性差以及高倍率性能差等问题，探索了硬碳中钠离子储存机制；运用CiteSpace可视化分析了钠离子电池的发展沿程，从材料设计、结构调控、功能设计及界面优化3个方面综述了硬碳负极的性能优化策略研究进展，并对现存硬碳储钠机制进行了总结与探讨。最后，对钠离子电池硬碳负极的发展方向进行了展望。

层状双金属氢氧化物（LDHs）具有层内离子可变、层间阴离子可交换以及反应表面较大的特点，因而表现出优异的电催化析氢和析氧性能。此外，基于LDHs的衍生物能够实现催化剂材料的多功能化和性能的增强，使其在众多领域均表现出显著的优势和良好的应用前景。系统分析了LDHs层板结构的可调变性、可剥层及组装性、结构记忆效应等性质，以及剥层法、共沉淀法和水热合成法等LDHs高效电催化剂的常用制备方法，综述了LDHs及其复合衍生物在电解水析氧反应、析氢反应、乙醇电催化氧化反应、氧还原反应等电催化领域的应用研究，并对LDHs所涉及的问题和解决方案进行了分析及展望。

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。

面对化石燃料日益枯竭、锂资源短缺等问题，钠离子电池以资源丰富、理论成本低、快充性能好、低温性能优异等优势被认为是发展新能源、大规模储能和低速电动交通工具中具有较大潜力的二次电池。钠离子电池正极材料是影响电池能量密度、循环性能、倍率性能等参数的重要因素之一，钠离子电池正极材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子类化合物、普鲁士蓝类化合物和有机类化合物。总结并介绍了钠离子正极材料，概括了钠离子电池的优劣势，分析了各类正极材料的自身特性和研究方向，对钠离子电池正极材料的发展方向进行了展望。

以四水合钼酸铵[(NH₄)₆Mo₇O₂₄ ? 4H₂O]为钼源、六水合硝酸镍[Ni(NO₃)₂ ? 6H₂O]为镍源、H₃PO₄为磷源，采用溶液凝胶法制备前驱体，然后通过化学气相沉积法制备了块状NiMoP/C复合材料。采用XRD、SEM、TEM、XPS、Raman和N₂?等温吸附脱附等测试技术，对NiMoP/C复合材料的物理化学性质进行了表征。同时通过CV、LSV、EIS等电化学测试手段，对NiMoP/C复合材料进行了电催化析氢性能测试。结果表明，NiMoP/C复合材料达到电流密度为-10 mA/cm²时的过电位为-158 mV，Tafel斜率为111 mV/dec，具有较高的电催化析氢活性和稳定性。由于没有任何复杂的电极制备过程，制备的NiMoP/C材料是一种较好的适用于酸性介质中电解水的阳极材料。

空气中微量SO₂ (10^-9)引起阴极材料硫中毒是导致固体氧化物燃料电池（SOFC）性能衰减的关键因素之一。将(La_0.6Sr_0.4) (Co_0.2Fe_0.8)O₃（LSCF）和A位缺陷型(La_0.6 Sr_0.4)_0.85(Co_0.2Fe_0.8)O₃（LSCF85）样品放置在含有30 μg/g SO₂的干空气气氛中，800 ℃条件下热处理50 h后，对反应的生成物进行XRD、SEM、EDX表征，评价A位缺陷的存在对钙钛矿结构铁酸盐基固体氧化物燃料电池阴极材料硫中毒行为的影响。结果发现，对于钙钛矿结构LSCF阴极材料，A位缺陷的引入可以有效地抑制该材料与SO₂发生化学反应生成SrSO₄，提高材料在含SO₂气氛中的化学稳定性。其原因可能是由于A位缺陷的引入，降低了LSCF中Sr元素的活性，从而抑制了Sr元素与SO₂之间化学反应的发生。

以共沉淀法制备了Mn?Zr复合氧化物，通过浸渍法引入贵金属(Ru、Pd、Pt)，考察了贵金属对于氯乙烯催化燃烧反应性能的影响；并对催化剂的结构和化学状态，氧化还原性能和酸性能，表面酸类型的分布特征进行表征。研究发现，贵金属主要以氧化态的形式存在于催化剂表面，贵金属的引入促进了复合氧化物的还原，从而提高了催化剂的氧化还原性能，同时也提高了催化剂表面酸的总量、改变了表面Br?nsted酸和Lewis酸中心的分布。贵金属引入后，促进了反应性能的提高，使得氯乙烯全转化温度向低温偏移；不同贵金属对于反应促进的效果不同，其中Ru的引入，对于反应的促进效果高于Pd和Pt的引入。Ru/MZ (Ru/Mn_0.7Zr_0.3O_x)催化剂上氯乙烯转化50%和90%的温度（t₅₀、t₉₀）分别为206、243 ℃，比纯复合氧化物催化剂的相应温度向低温偏移69、71 ℃。贵金属引入后也改变了有机含氯副产物的分布并降低了其浓度，Ru/MZ催化剂在t₉₀时的含氯副产物总体积分数为5.7 μL/L，比Mn_0.7Zr_0.3O_x在相同转化率下的有机氯代副产物体积分数低70%。

等级孔分子筛材料因其兼具高效传质与择形催化的优势而成为当前分子筛研究领域热点，然而其传质优化机制的不明确是制约等级孔分子筛材料设计思路与发展方向的主要因素。简要介绍了等级孔分子筛材料研究现状，并重点对等级孔分子筛材料传质机制研究进展，包括当前研究所面临的挑战和研究策略等方面进行了综述，探讨了传质机制研究在等级孔分子筛材料研发过程的重要意义，并对未来发展方向进行了展望。