温室气体（主要是CO₂和CH₄）的大量排放加剧全球气候变暖。甲烷干重整反应（DRM，CH₄ + CO₂ → 2CO + 2H₂）可实现这两大温室气体的协同转化与资源化利用，具有重要的环境与能源意义。然而，DRM过程面临催化剂积炭和活性金属烧结的挑战，严重制约了其反应性能与长期稳定性。氧空位作为金属氧化物中常见的晶格缺陷，可通过调控催化剂表界面性质以促进DRM性能。本工作综述了近十年的DRM研究进展，总结了其面临的主要问题，指出催化剂氧空位在抑制积炭、防止烧结等方面的重要作用，并结合其形成机制与调控策略归纳了氧空位在DRM反应中的作用机理。以上认识有助于为设计和合成高性能的DRM催化剂提供重要理论依据。

对二甲苯（PX）作为一种重要的化工原料，对保障中国能源战略安全、推动化工产业向绿色低碳转型具有重要意义。本工作综述了近年来合成气直接制富含对二甲苯芳烃催化剂研究进展，着重探讨了费托合成催化剂与分子筛耦合体系、甲醇合成催化剂与分子筛协同体系及双引擎驱动与分子筛催化体系。通过深入解析各类催化体系活性组分的电子结构特征、助剂协同作用机制以及分子筛孔道拓扑结构等关键要素，揭示其对催化活性、选择性及稳定性的调控规律。同时，基于反应中间体演变路径，系统探究烯烃、甲醇及烯烃-甲醇双中间体反应机理，阐述当前催化剂体系面临的活性与稳定性协同优化困难、PX定向选择性调控机制不明确等科学问题。基于上述问题，对未来研究方向进行归纳总结。

富油煤与生物质共热解是实现富油煤油气属性最大化的有效途径。实验聚焦于富油煤与生物质共热解过程中协同效应强化作用机制不清晰的难题，以黄陵煤（H）和酶解木质素（E）为研究样品，采用工业分析、元素分析、扫描电镜（SEM）、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）和核磁共振（¹³C-NMR）等技术，解析了水热预处理（HTP）前后原料的结构演变规律，并结合固定床热解实验探究了水热预处理对黄陵煤和酶解木质素共混物共热解协同效应的增强机制。结果表明，水热预处理后，原料的氧含量减少，孔隙结构更为发达，水相中钙、钾、铁等无机金属离子浓度上升。黄陵煤和酶解木质素的结构发生明显改变，两者在脂肪碳、芳香碳和羰基/羧基碳相对含量的差距缩小，桥碳比增加，使酶解木质素的热稳定性提高，热解温度区间向黄陵煤趋近。黄陵煤和酶解木质素共混物，经水热预处理后，共热解焦油产率普遍增加，当H/E比为8∶2、水热预处理24 h时，共热解焦油产率提高了80.52%，且焦油中脂肪族化合物和单环芳烃等含量明显增加。同时，煤气中H₂、CO和CH₄的产率分别提高了5.47%、10.98%和9.27%，抑制了CO₂和热解水的生成，丰富了半焦的孔隙结构。这主要归因于水热预处理过程“组分交互-结构改造-催化裂化”的多重机制，增强了H/E共混物共热解的协同效应。研究结果为富油煤与生物质共热解协同效应强化技术发展提供了理论支撑，拓展了富油煤低碳高质化利用新途径。

塑料的不当处置导致资源浪费与环境污染，塑料污染已成为全球性环境挑战。本研究以高密度聚乙烯（High-density polyethylene，HDPE）为原料，甲醇为溶剂，探究其在低压过热态甲醇环境下的热液化行为，分析了反应温度与反应物浓度对HDPE液化效率及产物特性的影响规律。结果表明，在低压（<0.5 MPa）过热态甲醇中，HDPE可被高效液化，其完全转化的最低外热源温度为260 ℃，此时油产率达77.1%。油相产物以烷烃为主，含量达62.3%，含氧化合物较少，且烃类平均碳原子数随热源温度的升高而减小。温度低于260 ℃时，HDPE转化率显著降低，产物以蜡状固体为主；而温度升至290 ℃时，油中类汽油馏分（C6−C12）占比从16.6%大幅提升至80.9%。浓度对HDPE液化过程具有显著调控作用,浓度过高或过低会因传热效率降低而导致转化率下降。HDPE热液化始于仲碳C−C键断裂，生成的低聚物进一步裂解为自由基，并通过二次反应形成多样化烃类。本研究证实低压过热态甲醇热液化技术具有反应条件温和、无需预处理、产物品质高等优势，为混合塑料回收提供了可行路径。未来通过进一步优化工艺参数，有望推动其工业化应用，助力塑料污染治理与资源循环利用。

挥发性有机物(VOCs)来源广泛，对大气环境影响突出，可对人体健康造成严重危害。锰(Mn)基催化剂因其结构多样、类型丰富，在VOCs催化燃烧领域应用广泛。本综述总结了多种锰基催化剂的催化性能，重点讨论了高性能锰基催化剂的制备策略，解析了活性位点的构筑对锰基催化剂催化燃烧性能的影响，并阐述了VOCs的催化氧化机理，对VOCs的污染治理具有一定的借鉴作用。

CO₂耦合烯烃制环碳酸酯具有原子经济性高、产物应用广泛等优势，是当前可持续化学领域的研究热点。然而，该反应过程面临环氧化和环加成催化活性位平衡失配的关键挑战。本论文采用水热合成和后处理路线，制备了封装乙酰丙酮钼的TS-1分子筛催化剂，旨在探究双功能催化反应之间的平衡匹配及其调控机制。研究结果表明，Mo物种以高度分散的乙酰丙酮钼络合物形式稳定限域于TS-1分子筛结构中，不仅与四配位Ti位形成电子耦合协同活性中心，且对分子筛骨架结构和孔道性质无显著影响。在CO₂耦合苯乙烯制环碳酸酯反应中，基于Mo含量优化，实现了对环氧化反应的有效调控，达到了环加成反应之间的平衡匹配。所得优选催化剂在温和条件下性能优异，苯乙烯转化率为83.4%，目标产物选择性达到75.3%，且表现出良好的循环稳定性。本工作所制备的封装结构催化剂较好地解决了CO₂耦合烯烃催化反应中双功能催化转化平衡匹配和循环稳定性的关键问题，为设计高效、稳定的集成催化剂提供了新思路。

Ni/Al₂O₃是CO₂甲烷化最具工业应用前景的催化剂体系之一，然而低温活性不足、高温易烧结等问题限制了其应用。针对上述挑战，通过引入Ca与Zr助剂，制备了具有高活性和抗烧结的Ni/CaO-ZrO₂-Al₂O₃催化剂，在250 °C、空速30000 mL/(g·h)的反应条件下，CO₂转化率高达96%，甲烷时空收率达257.5 mmol/(g·h)。对催化剂进行200 h的600 °C高温老化试验结果表明，高温老化后，引入Ca、Zr双助剂的Ni/CaO-ZrO₂-Al₂O₃催化剂的Ni尺寸增幅低于单一Ca助剂的Ni/CaO-Al₂O₃催化剂，同时活性损失程度更低。Ca与Zr助剂一方面提高了Ni分散度；另一方面增强了表面碱性，从而获得优异的低温活性。此外，由于在反应环境下Zr与Ca发生固相反应，减少了含Ca物种向CaCO₃的转化，进而抑制高温反应中表面Ni的烧结。该研究为开发高性能CO₂甲烷化Ni基催化剂提供了新的助剂设计策略。

汽柴油催化裂解制烯烃技术是实现过剩汽柴油高值化利用的重要途径，该工艺通常采用分子筛催化剂。为揭示分子筛类型及酸性质对柴油模型化合物十二烷催化裂解性能的影响，以SAPO-34、ZSM-5-38（硅铝比为38，下同）、ZSM-5-85、ZSM-5-200及USY为研究对象，通过X射线衍射、扫描电子显微镜、N₂低温吸附-脱附、NH₃程序升温脱附、吡啶吸附红外光谱等手段表征分析其物化性质，并利用固定床装置考察了其催化裂解性能。研究表明，分子筛类型是决定十二烷转化率及产物分布的首要因素。其中，SAPO-34催化活性较低而ZSM-5-38和USY基本实现了十二烷的完全转化；同时，在这三种不同类型的分子筛中，ZSM-5-38展现出相对最高的总低碳烯烃收率，达18.40%。其次，在明确分子筛类型的基础上，通过酸性质的调变可进一步优化产物分布。实验结果表明，在不同酸性质的ZSM-5中，低酸量的ZSM-5-200具有更优的十二烷催化裂解性能，在实现97.79%高转化率的同时，总低碳烯烃收率显著提升至41.93%。基于上述研究提出了十二烷催化裂解的反应路径及调控机制。

传质限制引起的积炭是传统微孔ZSM-5沸石在煤焦油催化裂解过程中的一个关键挑战。本研究选择苯作为煤焦油的模型化合物，采用四乙基氢氧化铵 (TEAOH) 对原始 ZSM-5 (NL-ZSM-5) 进行改性，制备了具有不同介孔尺寸的多级孔 ZSM-5 沸石。通过 XRD、FT-IR、BET 和 TEM 等多尺度表征技术，结合固定床实验和分子模拟，研究了孔结构、酸性性质和反应温度对沸石积炭机理的影响。表征结果表明，通过 TEAOH 选择性脱硅成功引入了介孔，同时保留了 ZSM-5 的 MFI 拓扑结构。当 TEAOH 浓度为 0.4 mol/L 时 (ZSM-5-C)，总孔容从 0.24 cm³/g 增加到 0.43 cm³/g，B 酸量从 0.28 mmol/g 增加到 0.67 mmol/g，且酸位点可及性显著提高。催化反应和积炭分析表明，多级孔结构通过“扩散增强 - 吸附位点调控” 的协同效应抑制积炭。ZSM-5-C 的积炭量为 4.0%，仅为纯微孔 NL-ZSM-5 (11.9%) 的三分之一。分子动力学模拟结果证实，苯分子在 3.0 nm 介孔模型中的扩散系数比在 2.0 nm 模型中提高了一个数量级。此外，吸附容量随介孔尺寸增加而降低，这也缩短了分子在孔道中的停留时间。研究还发现，尽管升高温度可增强分子扩散速率，但表面缩合反应的指数增长 将主导积炭形成，而多级孔结构能有效缓解这一负面影响。本研究为煤焦油转化高效抗积炭催化剂的设计提供了理论基础和技术参考。

醛酮类化合物作为重要的含氧有机中间体和高附加值化学品，在精细化工、燃料与材料合成等领域具有关键基础性作用。以木质纤维素生物质为代表的可再生碳源，通过热解过程实现糠醛、5-羟甲基糠醛及小分子脂肪酮等平台羰基化合物的绿色制备，对缓解化石资源依赖和降低碳排放具有重要意义。本工作综述了近年生物质催化热解制备醛酮类化合物的研究进展：概述典型醛酮平台分子的种类、结构特征及其在生物质分解中的来源；比较富纤维素、富半纤维素与富木质素等不同类型生物质在非催化热解条件下的分解路径及中间体演化规律，阐明多组分协同对醛酮生成的影响；在此基础上，重点归纳金属盐、金属氧化物及碳基催化体系在调控脱水、脱羰、C−O/C−C断键和骨架重排等关键步骤中的作用机理及主导反应路径。分析当前生物质催化热解制醛酮研究在催化剂构效关系、活性位稳定性和选择性提升等方面面临的主要挑战，展望面向高效可控定向转化的多级结构催化剂设计、原位表征与多尺度模拟耦合机理研究以及绿色放大与过程集成等发展方向。本研究旨在为生物质高值化利用及可再生碳资源转化提供系统的理论参考与研究借鉴。

固有矿物质对煤热转化具有非常重要的影响，然而矿物质间相互作用对煤热解焦油的生成影响机制尚不清晰。为了研究矿物质酸性组分对Ca²⁺在煤热解过程中反应行为的作用机制，通过 HCl一步酸洗和 HCl-HF 两步酸洗得到矿物质酸性组分赋存状态不同的煤样，进行Ca²⁺离子交换制备得到实验用煤，并对其热解行为进行考察。结果表明，酸洗处理使灰分含量有效降低的同时，煤中的有机元素碳、氢含量也变少；担载离子交换态Ca后，煤样在500−550 °C的热失重速率增大，对应峰温从未进行离子交换反应煤样的530 °C降低至514 °C；煤在终温为600 °C下进行慢速热解时，矿物质酸性组分中的高岭石发生脱羟基反应生成偏高岭石，担载Ca煤样的热解半焦中小芳香环（<6环）含量低于仅酸洗处理煤样的热解半焦；煤样YL-HCl-Ca包含了矿物质酸性组分与离子交换态Ca，其热解焦油中脂肪烃含量为21.98%，显著高于YL-De-Ca热解焦油中对应的13.60%。从表观结果上看，保留的矿物质酸性组分抑制了离子交换反应担载Ca²⁺对煤焦油轻质化的不利影响。

煤气化细渣（CGFS）是气流床煤气化的固体废弃物，具有颗粒小、富含硅铝元素的特点，以其为原料制备ZSM-5分子筛能够实现煤基固废的高值化利用，具有较好的经济和环境效益。本研究提出了一种简便经济的以CGFS为原料的ZSM-5分子筛水热合成工艺，通过酸洗去除CGFS中杂质，继而采用碱液有效提取硅铝组分，最终在170 ℃水热条件下反应48 h合成出比表面积达358 m²/g的ZSM-5分子筛。吸附实验结果表明，所制备的ZSM-5分子筛对水溶液中Pb²⁺表现出优异的吸附性能。在25 ℃条件下，对50 mg/L Pb²⁺溶液的去除效率达83.7%，吸附容量为104.625 mg/g。吸附过程主要受表面络合、沉淀和离子交换等化学吸附机制主导。所合成ZSM-5分子筛在含铅废水处理领域具有良好应用潜力。

本研究采用尿素-水热法合成具有片状组装形貌的氧化铝微米球载体，并通过等体积浸渍制备Pd/Al₂O₃-M催化剂，比较其与工业氧化铝负载Pd催化剂在异戊二烯选择加氢和2-乙基蒽醌催化加氢生产双氧水反应中的性能。表征结果表明，氧化铝微米球呈现规整花球状结构，由纳米片堆叠而成，有利于金属Pd的高度分散。相比于Pd/Al₂O₃，Pd/Al₂O₃-M中Pd物种分散度更高，金属-载体相互作用增强，表面活性位点更为丰富。在60 ℃和1 MPa H₂条件下，Pd/Al₂O₃-M催化剂在异戊二烯选择加氢中表现出优异性能，转化率达95.2%，半加氢产物异戊烯总选择性达98.3%；在蒽醌加氢反应中，其加氢效率达15.8 g/L，较Pd/Al₂O₃催化剂（12.4 g/L）提升约27.4%。研究表明，通过调控载体形貌可显著提升Pd催化剂在不同加氢反应中的性能，为开发高效加氢催化剂提供了新思路。

为探究混合方式对煤和生物质共热解耦合甲烷二氧化碳重整（CRM）过程的影响，本研究以淖毛湖煤（NMH）和榆木（ELM）为研究对象，采用球磨法制备Ni基重整催化剂，考察了分层放置（NMH/ELM、ELM/NMH）与机械混合（Blends）三种混合方式对耦合共热解（CP-CRM）的影响规律，并与氮气气氛下共热解（CP-N₂）相对比。结果表明，混合方式显著影响共热解过程产物分布。机械混合方式下CP-CRM焦油产率高于分层放置方式，与CP-N₂相比提高35.29%；同时焦油中轻油含量也高于分层放置方式，沥青含量低于分层放置方式；焦油中酚类物质含量较CP-N₂提高19.52%；焦油中自由基浓度也高于CP-N₂。分析认为，机械混合增强了原料颗粒间的传热与传质，使得热解反应更加充分，同时机械混合有利于CRM产生的富氢自由基（如·H、·CH_x）更高效地作用于热解中间产物，减少二次裂解和缩聚反应，这为共热解过程调控焦油产率和组成提供指导。

本研究通过密度泛函理论（DFT）计算，探究了CO在Pt_n/γ-Al₂O₃催化剂上的吸附行为及其电子转移机制。结合红外振动光谱（FT-IR）、电子差分密度（EDD）和电荷分解分析（CDA），揭示了Pt团簇尺寸对CO吸附构型、电子转移及C−O键振动频率的调控规律。结果表明，小尺寸Pt₄亚纳米团簇因表含有高配位不饱和Pt，d电子反馈能力强，导致CO的π*反键轨道填充充分，C−O键显著削弱，红外频率红移；大尺寸Pt₁₃亚纳米团簇因其结构致密导致电子离域化，反馈减弱，C−O键增强，频率蓝移。线性、桥式和多端吸附的电子转移强度依次增强；桥式吸附对尺寸最敏感，Pt原子数从4增加到13时，红外蓝移81 cm⁻¹；多端吸附因“饱和效应”频率稳定。本研究建立了“Pt尺寸-电子结构-吸附性质-红外响应”的完整关联链条，阐明了CO在Pt基催化剂上的吸附机制，为高效催化剂的设计提供了原子尺度理论指导。

氢能作为能源载体是缓解化石燃料使用带来的环境问题的有前景的解决方案。开发高效且廉价的碱性析氧电催化剂对加速碱性水电解槽的广泛应用至关重要。过渡金属磷化物有望成为高活性且稳定的析氧催化剂。此数据集收集并比较了镍和钴基磷化物的电催化析氧反应活性。数据集中的金属磷化物样品由溶剂热磷化或电沉积技术合成，并使用线性扫描伏安法在1 mol/L KOH中评估了这些磷化物的析氧活性。此外，还对这些金属磷化物进行了循环伏安法和电化学阻抗谱分析。数据集大小为14.5 MB，包含312个文件。此数据集的数据能够为设计高性能金属磷化物电催化剂提供实验依据。

C1分子（如CO、CO₂等）的催化转化是实现可持续C1化学与低碳转型的能源化工核心技术，其微观反应机理的精准认知需依托系统的理论与实验数据支撑。本研究构建了“基于铁基催化剂的C1分子催化转化计算数据集”，聚焦Fe₅C₂催化剂，系统整合了不同晶面（如001、111、510）上C1分子吸附、解离与生成反应的多维信息。数据集包含：多晶面结构数量（Fe₅C₂(001)构型96种、Fe₅C₂(111)构型93种、Fe₅C₂(510)构型472种）；复杂共吸附环境下完整反应路径涉及的物种（COH、H₂等吸附态，2H条件下CO等解离态，2H和H₂O条件下CH/CH₃等生成态）；按反应类型、晶面、结构参数分类的标准化分级存储体系。该数据集既可作为量子化学计算方法的验证基准，又能通过揭示晶面与反应机制的耦合效应，为C1分子催化转化中的催化剂设计与反应路径优化提供关键数据支撑。

二氧化碳(CO₂)羰基化制甘油碳酸酯是实现CO₂资源化利用的有效途径，既能缓解碳排放压力，又能合成高附加值化学品。然而，该反应过程受热力学平衡限制，甘油转化率和碳酸酯收率较低，因此，需引入耦合剂并开发高效催化剂。本工作系统综述了近年来CO₂与甘油直接羰基化制甘油碳酸酯的均相催化剂（无机碱和有机碱）和非均相催化剂（Zn、Cu、Ce、La、Mg、贵金属、分子筛改性以及非金属材料等）的研究进展，分析了金属氧化物改性、载体优化、前驱体选择、酸碱位构筑等策略对提升催化剂性能的作用机制，总结了不同耦合剂（乙腈、己二腈、2-氰基吡啶、MgCO₃、CaC₂、NaHCO₃等）的作用效果，并提出了催化剂的设计思路。未来提升甘油与CO₂羰基化合成甘油碳酸酯效率可采取的措施包括：设计有机金属络合物或具有高分散性、特殊形貌结构的复合金属氧化物等策略，调变催化剂的比表面积、孔径和表面酸碱性；优化耦合剂或设计新型膜反应器促进反应进行；引入极性反应溶剂等措施提高原料的吸附活化能力，提升反应活性。