稀土元素（Rare Earth Elements,REEs）因其独特的4f电子构型、可调变价态及优异的氧亲和特性，在电解水催化剂的理性设计中展现出不可替代的调控价值。系统阐述了REEs在提升电催化性能中的关键策略、作用机制与研究进展。首先，深入分析了REEs对催化剂电子结构的调控作用及性能增强机制；其次，详细讨论了稀土原子掺杂、异质界面构建和表面动态重构三大调控策略在提升析氢反应（HER）和析氧反应（OER）性能方面的研究进展，特别揭示了典型REEs诱导的电子结构调控与催化性能提升之间的内在联系；最后，针对当前研究存在的关键挑战提出了未来发展方向，包括发展稀土基电催化剂的理性设计、原位表征技术、多因素协同机制探索、稀土资源循环利用等，为推进电解水制氢技术的产业化进程提供了系统性的研究思路。
碳纳米管介电性能优异，但单一材料因无磁损耗机制易引发阻抗失配，与磁性材料复合实现介电?磁损耗协同，是解决该问题的有效途径，然而目前关于两组分配比对吸波性能内在规律的影响仍缺乏深入探究。采用一步煅烧法制备了Fe?S?/Co?S?@CNTs复合材料；通过调控碳纳米管与磁性材料的比例，系统研究了两组分比例对材料物相结构、微观形貌、电磁参数及吸波性能的影响。结果表明，Fe?S?/Co?S?纳米颗粒均匀负载于碳纳米管管腔及管壁；介电损耗在吸波中占主导，源于异质界面极化、偶极极化和导电损耗；磁损耗由自然共振、交换共振和涡流损耗协同贡献；优化碳纳米管与磁性材料的比例可实现衰减常数与阻抗匹配的最佳平衡，当碳纳米管质量分数为25.27%时，Fe?S?/Co?S?@CNTs?2在2.3 mm匹配厚度下的最小反射损耗达-53.3 dB，有效吸收带宽为4.7 GHz。本研究揭示了两组分比例调控对吸波性能的影响规律，为碳基吸波材料性能优化提供了实验依据与设计思路。
过渡金属化合物因其高理论容量而成为锂离子电池负极材料的研究热点，其中过渡金属钼化物的导电性优于氧化物，但循环稳定性仍有待提高。采用超声喷雾热解技术成功制备了自支撑型MoO2/MoO3/C微球复合材料，通过调控葡萄糖水热碳量子点的质量浓度优化了材料的微观结构；采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、热重分析仪（TGA）等表征手段，系统研究了材料的微观形貌与晶体结构特征，并进行了储锂性能及电化学性能测试。结果表明，MoO2/MoO3异质结均匀嵌入碳基质中，形成了稳定的导电网络；在0.2 A/g的电流密度下进行100圈循环后，该复合材料仍能保持914.8 mA·h/g的放电比容量，展现出优异的循环稳定性和储锂性能。研究结果为构建高性能钼基锂离子电池负极材料提供了一种有效的策略。
重油的高黏度主要源于沥青质分子的聚集，使用表面活性剂作为降黏剂已成为一种有效的重油降黏手段。采用分子动力学模拟与量子化学计算方法，研究了降黏剂壬基酚聚氧乙烯醚?10（OP?10）/十二酸钠（SL）在不同分子数时与沥青质的相互作用；利用静电势分布，从电性角度解释了OP?10与SL作用的本质。结果表明，当OP?10的分子数（N（OP?10））=120个、SL的分子数（N（SL））=400个时，降黏剂OP?10/SL可与沥青质形成胶束结构，同时体系的氢键总数由N（OP?10）=30个、N（SL）=100个时的约1 000个显著增至约3 800个，形成了稳定的三维氢键网络。通过可视化模拟快照分析、氢键数量统计和静电势分布分析，揭示了该复合降黏剂的降黏机理，为以OP?10/SL为代表的复合降黏剂体系的设计与应用提供了理论依据。
用硫酸钙型（JD?20S）催化剂合成了低分子质量异构十醇聚醚和高分子质量脂肪醇聚醚。通过气相色谱测定了异构十醇聚醚的原料转化率，并用FT?IR和1H?NMR对脂肪醇聚醚产物结构进行了表征；测试了脂肪醇嵌段聚醚4#的浊点、表面张力等指标；考察了十二烷基苯磺酸钠（LAS）与异构十醇聚醚2#、脂肪醇聚醚4#以及脂肪醇醚AEO9复配后的泡沫高度、洗净率等参数。结果表明，在异构十醇聚醚合成反应中，当使用JD?20S催化剂时，原料的转化率可达92.91%±0.22%(平行实验次数N=5)，较传统KOH催化剂高出23.32%，表明JD?20S具有高催化活性和优异的窄分布效果；合成产物聚醚的实际结构与理论设计相符，证明目标产物成功合成；聚醚4#的浊点仅为15.3 ℃，适用于常温洗涤；当m（LAS）/m（异构十醇聚醚2#）/m（脂肪醇聚醚4#）/m（AEO9）=1.0∶0.5∶1.0∶0.5时，初始时泡沫高度为（9.4±0.1）mm，20 ℃洗净率达（84.56±0.31）%，脂肪醇聚醚4#具有优异的常温抑泡性能，除应用于自动洗碗机外，还可拓展其在工业清洗领域的应用。
针对俄罗斯原油质量分数为30%的混合原油，参照国家标准，对其一般性质进行了测定；研制出一种具有多齿结构且亲水性良好的新型原油脱金属剂，并采用正交实验对其脱金属性能进行了评价。结果表明，该混合原油为含酸轻质原油，主要包含Fe、Ni、Ca、Na和V金属元素；新型原油脱金属剂对混合原油表现出良好的脱金属性能，但各种操作条件对不同金属元素脱除的影响程度存在明显差异，温度对脱除Fe元素影响最为显著，弱电场强度对脱除Ca元素影响最为显著；通过正交实验得到的最优操作条件如下：温度为120 ℃，沉降时间为10 min，混合强度为100次/min,强电场强度为1 000 V/cm，强电场作用时间为2 min，弱电场强度为400 V/cm，弱电场作用时间为15 min；最优操作条件下Fe、Ca、Na元素的脱除率均在94.00%以上，5种金属元素的总脱除率达到66.66%，实现了混合原油中金属元素的深度脱除，表明自主开发的新型原油脱金属剂对此类混合原油具有良好的脱金属性能。
以委内瑞拉常压渣油、辽河减压渣油、塔河常压渣油、伊朗减压渣油和纯梁减压渣油为原料，利用FT?IR和XPS考察了几种渣油沥青质的结构组成。FT?IR结果表明，沥青质苯环上的取代基较为多样，且以间二取代苯环或三取代苯环为主，几乎不存在单取代苯环；不同渣油沥青质中均存在羟基和亚砜基，含氧官能团以芳香醚为主，脂肪族C-H结构以-CH2基团为主。XPS结果表明，沥青质表面碳元素以芳香碳为主，碳氧键较少且以C—O为主，而C=O和—COOH占比很少；表面氮元素以吡啶氮和吡咯氮为主，季氮占比较少；表面硫元素以噻吩硫和脂肪硫为主。两种分析结果具有较好的一致性，进一步验证了对沥青质结构组成认识的准确性。
随着环保生产技术的不断升级，悬浮颗粒物的精准监测已成为提升地质生态环境质量的关键环节。提出一种面向石油生产水微小颗粒的实时检测范式：在YOLOv8框架内，将GSConv与上下文锚点注意力（CAA）进行轻量化?注意力耦合，形成GSConv?CAA联合单元。首先，以改进YOLOv8定位颗粒并裁剪感兴趣区域；继而设计频域?梯度混合模糊度指标，自适应筛除低质量子图；最后，结合形态学算法快速拟合颗粒等效直径。为了确保模型在实现轻量化的同时保持特征表达能力，将CBS模块中的标准卷积替换为GSConv，并在检测头嵌入CAA，以显式建模像素级长程依赖，从而进一步强化中心区域特征。在自建油田水样数据集上的实验表明，所提方法的精确率达81.6%，AP50（交并比为0.5时计算得到的平均精度）达到82.2%、F1分数达到77.6%，推理速度为214 FPS，为石油生产水悬浮颗粒的实时、高精度监测提供了可行方案。
为降低碳捕集系统的能耗并提高碳捕集效率，利用HYSYS软件，以西南卧龙河气田茅口组气藏CCUS?EGR先导试验工程为基础，对MDEA+PZ碳捕集进行研究，通过敏感性分析与响应面优化法确定了最佳操作参数：贫胺液中甲基二乙醇胺（MDEA）的质量分数为26.6%，贫胺液中哌嗪（PZ）的质量分数为10.3%，贫胺液流量为70.3 m3/h，贫胺液进塔温度为25 ℃。在此条件下，单位脱碳能耗降低8.3%，CO2脱除率提高了17.0%，达到99.8%。据此，提出先一级增压后碳捕集及增加富胺液循环的碳捕集工艺优化方案，改进后系统能耗降低了11.9%。
