为开发甲醇制丙烯（MTP）反应的高性能催化剂，制备了不同硅铝比的SPP沸石，再进行磷改性处理。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、电感耦合等离子发射光谱（ICP）、氮气物理吸附、NH₃程序升温脱附（NH₃-TPD）和热重分析等手段表征了样品的孔结构和酸性质等，并比较了各催化剂在甲醇制丙烯（MTP）反应中的催化性能。结果表明：相比于普通ZSM-5沸石，SPP沸石具有更大的比表面积和孔容，可以显著提高分子的扩散速率和活性位点的可接触性，提高了反应性能。得益于弱碱性磷酸铵的孔道清洁作用，磷改性后的SPP沸石的总孔容均增加。同时，随着磷改性浓度的增加，SPP沸石的强酸量逐渐降低。磷改性得到的SPP沸石（磷的质量分数为0.2%）催化MTP反应时，丙烯选择性达到50.4%，C= 2-C= 4选择性达到72.1%，积炭量为1.4%。

对硝基苯酚（4-NP）是具有一定代表性的水体污染物，使用硼氢化钠将其还原转化为对氨基苯酚，是可行的4-NP污染水体处理手段。本工作通过优化Pt基合金组分与比例，筛选出催化硼氢化钠催化还原4-NP活性高的TiO₂负载铂铜纳米合金（Pt₂Cu₃/TiO₂）。通过动力学实验，把Pt₂Cu₃/TiO₂催化4-NP还原反应的“时间-浓度”数据转化为“反应速率-浓度”数据，证实该反应为一级反应并建立幂指数型动力学方程。依据Langmuir-Hinshelwood（L-H）吸附反应机理，回归拟合本征动力学方程式的未知参数，包括反应速率常数、反应底物吸附常数、表观活化能等热力学参数。

在CO₂和甲醇直接反应制备碳酸二甲酯的体系中，加入脱水剂2-氰基吡啶可以大大提高产物碳酸二甲酯（DMC）的收率，但同时会等摩尔消耗脱水剂2-氰基吡啶生成2-吡啶甲酰胺。本研究以CeO₂为催化剂，2-吡啶甲酰胺为原料，氨气为带水剂，考察了反应温度、反应物浓度、氨气流量、催化剂浓度等因素对2-吡啶甲酰胺脱水反应的影响，确定了催化反应较优的运行条件。结果表明：当反应温度为260 ℃，反应以氨气作为带水剂、二苯醚作为溶剂，反应时间为3 h，反应催化剂与反应物的质量比为0.1:1的优化条件时，2-吡啶甲酰胺转化率大于90%，2-氰基吡啶的收率接近70%。

羟基与异氰酸酯之间的反应是合成聚氨酯最重要的化学反应之一。本工作建立了表征羟基和异氰酸反应动力学的荧光标记法，探究了芳香醇分子结构和异氰酸酯聚合物链组成对羟基与异氰酸酯聚合物反应动力学的影响。结果表明：受到诱导效应和空间位阻效应的共同作用，不同取代基的芳香醇与异氰酸酯聚合物反应的相对速率从大到小依次为萘环α位、苯甲基、萘环β位、苯乙基、苯丙基；由于多苯环的共轭效应，含异氰酸酯官能团的聚合物链中引入苯环会降低其与小分子醇的反应速率。

为探索丙烯氨氧化法合成丙烯腈的反应动力学，本研究根据温度为425 ℃，压力为156 kPa，进料气速为0.743 m/s，进料C₃H₆，NH₃，O₂和N₂的物质的量之比为0.086:0.104 3:0.17:0.639 7，即氨烯比为1.213:1，氧烯比为1.977:1的条件下得到的实测数据，对丙烯氨氧化合成丙烯腈反应动力学进行了模型构建。进而采用CHEMKIN动力学模拟软件构建了流化床模型，获得类燃烧的强氧化放热丙烯氨氧化反应的动力学方程及参数。此外，还根据操作条件对反应动力学参数的影响以及深度氧化对丙烯氨氧化反应的影响，将模拟数据和实测数据进行对比，结果表明两者具有可比性。本研究结果可为丙烯氨氧化反应大型工程化和反应器设计提供理论指导。

硫酸钾具有很好的水溶性和稳定的安全性能，阐明其晶体成核过程可以为控制硫酸钾晶体尺寸和质量提供指导。本工作对硫酸钾在搅拌结晶器中的成核结晶动力学进行了实验探讨，利用经典成核理论研究了硫酸钾结晶的均相和非均相成核机理，测定不同温度和过饱和比下硫酸钾的成核诱导时间，计算了不同温度及过饱和比时的晶体界面张力和成核参数，包括临界成核半径（r*）、临界成核自由能（ΔG*）、临界成核分子数（i*）。结果表明：当温度和过饱和比提高时，诱导时间、临界成核自由能、临界成核半径及临界分子数均减小，成核速率增大；随着温度和过饱和比的变化，晶体的形态变化可忽略不计，而平均粒径随着过饱和比的增加和温度的增大而增大，所测得的成核参数的变化规律与经典的成核理论一致。

使用单乙醇胺（MEA）进行碳捕集的工艺存在一个关键问题：进行溶剂再生需要大量再沸器热能。为了降低再沸器的热量需求，本研究提供了一种新型的节能工艺，该工艺在富蒸汽压缩（RVC）的工艺方案中引入了富液预热器（RSP），其中富液预热器的热源是燃煤电厂脱硫前的烟气。为显示该RVC+RSP工艺的协同效应和节能效果，采用Aspen Plus分别对基础工艺、RVC工艺、RSP工艺和RVC+RSP工艺进行建模，之后对每个工艺进行节能分析，并评估新型耦合工艺和基础工艺在操作参数发生变化时对节能效果的影响。结果表明：在RVC工艺中引入RSP后，捕获每单位二氧化碳的再生能耗从3.86 MJ/kg降至2.47 MJ/kg，与基础的工艺方案相比，RVC+RSP工艺节省了38.4%的再沸器能耗和19%的总等效能耗，在操作参数波动时该耦合工艺依然能够节约16%以上的等效能耗。

采用循环伏安法、恒电流电解法、扫描电镜和X射线能谱技术研究了石墨毡电极在以Ce³⁺/Ce⁴⁺为媒质的间接电化学合成反应中的电化学行为。结果表明：石墨毡电极对硫酸铈(Ⅲ)的氧化响应电流密度远超石墨和铅电极，并且电流密度会随石墨毡厚度的增加而增大。恒电流电解实验显示，在温度为27 ℃、电流密度为100 mA/cm²、硫酸浓度为1.0 mol/L的情况下，电流效率达到95%。通过扫描电镜和X射线能谱仪分析结果得出，在27 ℃下电解30次后，石墨毡电极的表面形态未发生改变，电极表面仅存在碳元素和少量硫元素。石墨毡电极在工业生产中可大幅提高间接电化学合成反应的时空产率，达到降低能耗的效果，同时具有极佳的使用寿命。

微波辅助加热通过添加吸波剂，拓宽了微波加热的应用范围，提高了加热材料介电性能，作为能量利用效率高的加热方法而备受重视。为充分认识其技术特点并更好地应用于热分解反应，本文简要介绍了微波辅助加热的原理和特点，分析了吸波剂的选择对主要工艺参数的影响，并综述了微波辅助加热在矿物分解、生物质热解和煤热解等重要领域的应用。根据不同反应体系和产品质量要求选择吸波剂和相关工艺参数，以充分发挥微波加热的优势，是未来研究的主要方向。

石油和化学工业是国民经济的支柱产业，因其高能耗、高碳排放、高污染的特点，是“碳达峰、碳中和”总体目标实现过程中必须重点关注的产业。近年来，采用清洁可再生能源替代化石能源成为石油和化学工业发展的方向，但可再生能源的间歇性和不稳定性限制了其在石油和化学工业中的直接应用。绿氢作为可再生能源转化的重要媒介，是替代石油和化学工业中化石资源应用，促进行业绿色低碳发展的关键载体。本文综述了石油和化学工业主要用氢工艺和氢能热电利用发展现状，探索绿氢在石油和化学工业中转化利用的主要途径、典型石油和化学工业热能和电能的氢能替代，阐明了绿氢在石油和化学工业中的应用途径，提出可再生能源绿氢在石油和化学工业应用过程中面临的主要困境和对策，将有助于双碳目标下绿色低碳石油和化学工业体系的构建。