生物质选择性加氢是获得高附加值化学品的必要条件。本研究采用层状双氢氧化物的结构拓扑转化工艺，制备了Ni-Al混合金属氧化物催化剂，它具有丰富的高度分散的表面NiO物质，对糠醛（FAL）的半加氢表现出优异的催化性能，在160 ℃和1.4 MPa H₂条件下，糠醇（FOL）的收率达到91.42%。对Ni-Al金属氧化物进行不同程度还原，得到Ni与NiO混合物，随着NiO占比下降，Ni占比提高，可以控制糠醇产率降低，四氢糠醇产率上升。在700 ℃还原2 h后，对四氢糠醇产率达到93.95%。基于CO₂-TPD、NH₃-TPD和异丙醇、糠醛原位红外光谱，确定了镍的氧覆盖度的变化影响了糠醛的吸附位点，NiO只能吸附C=O，而在Ni表面较好地采用扁平吸附模式，吸附并激活呋喃环和羰基，高度选择性地转化为四氢糠醇，从而影响了产物的不同。

利用二氧化碳制备汽油烃，是应对交通运输业深度脱碳的可持续途径。然而，传统的费托合成（FTS）工艺产物分布宽泛，使汽油烃（C₅–C₁₁）的最高选择性受限于45%。本研究采用由In₂O₃/ZrO₂金属氧化物与SAPO-11分子筛构成的双功能催化剂，实现CO₂/CO混合物直接转化为C₅–C₁₁汽油烃。通过共沉淀法制备不同In/Zr物质的量比的催化剂，并引入CO_x（CO/CO₂）共进料策略（CO/CO_x=0.5），显著抑制了副产物CO的生成，汽油烃选择性突破了Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布的理论限制。在相同的反应参数下，与In₂O₃/SAPO-11和ZrO₂/SAPO-11催化剂相比，In₂Zr₁O_x/SAPO-11催化剂的CO_x转化率分别提高了1.7%和0.2%，C₅–C₁₁选择性分别提高了8.0%和16.0%。此外，In₂Zr₁O_x/SAPO-11催化剂在380 °C、3 MPa、空速（GHSV）2400 mL/(min·g)条件下，实现了24%的CO_x单程转化率和68%的C₅–C₁₁选择性，其中，异构烷烃占总组分的32.6%，异构烷烃/正构烷烃比为12.3。经过150 h稳定性测试，CO_x单程转化率仍保持在23%，C₅–C₁₁选择性维持在65%左右，显示出优异的活性与工业化应用潜力。

生物质衍生醇（乙醇、乙二醇、甘油等）蒸汽重整制氢是可再生氢能体系的关键路径。本工作综述了该领域多相催化研究进展，阐明不同生物质醇分子结构对反应路径与催化剂需求的构效关联：乙醇易受脱水及甲烷化等副反应制约；乙二醇借助双羟基结构强化脱氢与C–C断裂，提升氢选择性；甘油则因三羟基结构加剧路径复杂化与积炭失活倾向。催化设计共性策略在于，通过精准调控金属电子结构（如合金化/原子级分散）与载体氧迁移性（如稀土改性），协同优化脱氢与抗积炭性能。Ni基催化剂以低成本与高C–C键活化能力占据核心地位，其稳定性需借Fe、Co、Cu等合金化或Ce、Pr、La稀土改性协同提升；贵金属体系（Pt、Rh、Ir等）虽具低温活性优势，受成本制约正向单原子催化及高熵氧化物基多元催化体系拓展。未来需融合原位/工况表征与理论模拟揭示动态构效关系，构建基元反应数据库并驱动数据导向的理性设计，实现催化剂-反应器跨尺度协同，为可再生氢能高效转化提供科学支撑。

CO₂催化加氢制乙醇是实现二氧化碳有效利用的关键技术之一，兼具碳中和与高价值燃料及化学品合成的双重价值，一直是研究热点。在CO₂加氢制乙醇的技术中，开发兼具高活性、高乙醇选择性与长期稳定性的催化剂至关重要。目前，常见的二氧化碳加氢合成乙醇催化剂主要有贵金属基催化剂及费托合成催化剂等。其中，钴基催化剂因其独特的电子结构与可调控性，成为热催化CO₂加氢制高价值化学品乙醇的理想选择，但由于CO₂分子相对稳定，其化学惰性会对反应产生阻碍；且经过高温高压活化后，也极易发生副反应从而生成甲烷或CO等副产物。因此，CO₂的活化及向乙醇产物的选择性转化极具挑战性，目前，仍存在CO₂单程转化效率低（< 20%）、目标产物选择性不足（乙醇 < 60%）和催化剂易失活等关键问题。本综述分析了钴基催化剂在CO₂制乙醇体系中的研究进展，阐明反应热力学边界条件与动力学控制步骤；揭示C–C偶联与氧脱除的微观反应机制；评述活性位点（金属Co、Co₂C、CoO_x、双金属）的协同作用对于反应机理的影响；载体效应及助剂修饰的构效关系；反相催化剂及串联催化剂在乙醇合成中的应用；解析水作为氢源对于反应的影响；对钴基催化剂上CO₂加氢制乙醇的研究进行总结并对催化剂的创新性研究提出展望，旨在为高效钴基催化剂开发和反应过程与机理研究提供参考，进而推动CO₂加氢制乙醇技术的开发。

引入适当含量的铜（Cu）可有效提升锌锆（ZnO-ZrO₂）固溶体催化剂的CO₂加氢制甲醇催化性能，但对Cu含量的系统性研究仍相对缺乏。本研究采用共沉淀法制备了ZnO-ZrO₂固溶体和不同Cu含量的Cu/ZnO/ZrO₂-x （x = 0.3、0.7和0.9，表示Cu/(Cu+Zn+Zr)物质的量比）催化剂用于CO₂加氢制甲醇。Cu/ZnO/ZrO₂-0.7表现出最佳的催化性能，在250 °C下其甲醇时空收率（162.7 g/(kg·h)）是ZnO-ZrO₂固溶体（24.8 g/(kg·h)）的6.6倍。结构表征表明，适当含量Cu的引入使得原有固溶体结构转变为固溶体与其单一金属氧化物共存的结构，且促进中等强度碱性位点的形成。原位漫反射傅里叶变换红外光谱结果显示，Cu的引入更有利于反应中间物种的转化。该工作系统研究了Cu含量对ZnO-ZrO₂固溶体甲醇合成性能的影响，阐明了Cu的促进作用机制。

钙钛矿型催化剂表现出优异的CO₂甲烷化潜力，然而其低温甲烷化性能及其催化作用机制尚不明晰。本工作通过溶胶-凝胶法结合浸渍法构建了钙钛矿型LaNiO₃/CeO₂催化剂，对比研究了LaNiO₃、LaCeNiO₄、Ni/CeO₂和La-Ni/CeO₂的物理化学性质与催化活性，揭示了LaNiO₃/CeO₂催化CO₂低温甲烷化的作用机制。LaNiO₃钙钛矿结构在还原过程中原位分解生成高分散小尺寸Ni⁰颗粒（平均粒径12.6 nm）；CeO₂载体提供丰富的氧空位（Ce³⁺/(Ce³⁺+Ce⁴⁺)比为9.2%）与弱/中碱性位点，协同促进CO₂吸附-活化；活性相与CeO₂载体相互作用进一步稳定Ni⁰分散状态并优化表面碱性与氧空位。在200−300 °C催化条件下，LaNiO₃/CeO₂对CH₄选择性始终接近100%，CO₂转化率单调增加至23.6%。本研究阐明了钙钛矿结构预置-原位还原策略对活性金属分散和催化剂结构调控的关键作用，为CO₂低温甲烷化催化剂设计奠定了理论基础。

长余辉发光材料 (LPLs) 凭借其独特的光生载流子存储与可控释放能力，在光/电催化领域展现出了巨大潜力，为环境治理与可持续能源技术提供了创新解决方案。本工作主要综述了LPLs在光/电催化中的研究进展，概述了LPLs的发展历程与作用机制，重点论述了LPLs在有机污染物降解、光催化制氢以及光伏电池等方向的应用，并总结归纳了该材料的设计策略和研究体系。还探讨了LPLs目前研究存在的局限与挑战，展望了其未来研究方向，以助LPLs从基础研究向实际能源与环境应用的转化。

甲烷是天然气的主要组分，因其较高的氢碳比而被视为制备高附加值化学品与清洁燃料的理想原料。然而，甲烷分子具有高度化学惰性，传统热催化重整过程存在反应路径长、能耗高等问题。相比之下，光催化技术可在温和条件下实现甲烷的高选择性转化，兼具环境友好性与工艺经济性，有助于推动化工过程低碳化转型。本工作系统综述了近年来发展的室温光催化甲烷直接转化体系：首先解析了四种典型反应体系-甲烷部分氧化、甲烷无氧偶联、甲烷氧化偶联以及氧化羰基化的反应机制、产物分布与技术难点；重点介绍了催化剂的设计与结构，涵盖半导体载体、金属位点及新型光催化材料；阐述了反应器设计及过程强化策略，包括间歇式与连续流动式反应器、新型结构化反应器，以及光电、光热协同催化等强化路径；概括了光催化甲烷转化的反应机理。目前该领域在基础研究、性能评估与技术集成等方面仍面临挑战，未来应注重反应机理深入探索、评估标准统一、非贵金属催化剂开发、系统工艺优化，并加强全流程可持续性分析。

WO₃作为一种重要的过渡金属氧化物，凭借在环保性、成本控制及电学特性等方面的综合优势，已成为当前多相催化领域极具吸引力的核心催化材料之一。WO₃不同晶面因原子排列方式、电子结构及表面能存在固有差异，因而在电荷分离效率、反应物吸附能力及氧化还原活性等关键催化物理化学性质上表现出显著区别。相关研究证实，受晶面效应影响，WO₃催化性能强烈依赖于其几何形貌所决定的晶面暴露状态，这一发现为现代多相催化机理研究提供了重要方向。本工作综述了近年来WO₃作为多相催化剂，在光催化、电催化、光电催化以及热催化领域应用中的晶面效应；同时结合理论计算结果，从WO₃晶面的原子结构本质入手，阐释了晶面效应产生的内在机制。总结了WO₃在上述应用场景中晶面效应呈现的共性规律，探讨了当前WO₃晶面效应研究存在的不足，并对该领域未来的发展方向进行了展望。

生物质衍生的丁二酸二甲酯催化加氢制备1,4-丁二醇，是绿色化学背景下生产高附加值C4化学品的一条关键路径。Cu/SiO₂催化剂虽以酯加氢高选择性著称，但其性能本质上与铜物种的微观结构密切相关。尽管焙烧是形成催化剂活性结构的关键步骤，但焙烧气氛对其影响的系统性研究尚不充分。本研究采用尿素辅助水热法制备了Cu/SiO₂催化剂，并在不同气氛下进行焙烧，以阐明焙烧气氛对催化剂理化性质及其后续加氢性能的影响。通过N₂物理吸脱附、FT-IR、H₂-TRR、XRD、TEM、N₂O化学吸附、XPS和NH₃-TPD表征发现，焙烧气氛能显著改变金属-载体间相互作用，进而有效调控负载铜物种的分散度和化学状态。尤其是，在空气中焙烧后的催化剂，其金属-载体间相互作用较强，有效提高了铜物种的分散度，并增加了关键活性位Cu⁺的占比。在优化的反应条件下，Cu/SiO₂-A催化剂展现了优异的催化性能，丁二酸二甲酯转化率达92.37%，1,4-丁二醇收率达64.15%。本工作证实了焙烧气氛工程是一种优化多相催化剂中金属-载体相互作用，从而实现高效加氢过程的强效策略。

以MFI型分子筛为载体，采用浸渍法制备了一系列不同硅铝比的Co基分子筛催化剂。采用XRD、TEM、Raman、H₂-TPR、Py-FTIR以及XPS等手段表征了催化剂的微观结构性质。结果表明，催化剂表面的Co物种主要以钴氧化物纳米团簇和孤立Co²⁺形式存在。其中，孤立Co²⁺催化N₂O分解活性高于钴氧化物纳米团簇。降低分子筛硅铝比有利于Co²⁺活性位点生成，进而提升催化活性。相较于纯硅载体的Co/S-1，低硅铝比的Co/HZ60催化N₂O完全分解温度可降低80 ℃，且表现出优良的抗O₂和抗NO性能。

本研究针对甲烷二氧化碳重整反应催化剂的烧结和积炭问题，选取UiO-66作为前驱体对Pt基催化剂进行改性。利用水热法制备Ce/Zr比例不同的CeO₂-ZrO₂载体，采用浸渍法合成Pt/CeO₂-ZrO₂系列催化剂。利用CO₂-TPD、CH₄-TPD、XPS、XAFS、in situ DRIFT、TG、Raman光谱等进行表征，结果表明，催化剂的DRM反应性能随着Ce/Zr利用比值的增加而增加，呈现火山型趋势，当Ce/Zr=3∶1时，Pt/3CeO₂-ZrO₂表现出优异的DRM活性和稳定性。Pt/3CeO₂-ZrO₂催化剂中Pt高度分散，其主要是以单原子Pt和在高温下更加稳定的PtO_x原子簇形式存在，催化剂具有最高的Ce³⁺、Zr³⁺的含量、丰富的Vo、最高的氧空位含量，存在强金属载体相互作用，表现出最高的缺陷浓度。同时Pt/3CeO₂-ZrO₂中CH₄的氧助解离和CO₂的氢助解离促进DRM反应连续稳定进行，其800 ℃时CH₄转化率达到86%，CO₂转化率达到93%。催化剂稳定性测试10 h内没有积炭，结果表明 Pt/3CeO₂-ZrO₂更有利于CH₄和CO₂的反应，表现出更高的催化活性和稳定性以及抗积炭和抗烧结性能。

碱木质素作为造纸工业和生物质精炼的副产物，产量高、来源广泛，然而复杂的聚合结构限制了其高值转化与有效利用。由于其能量密度高且富含芳环结构，被认为是生产液体燃料中芳香烃组分的天然原料。本研究以碱木质素为原料，考察甲酸原位供氢下不同反应条件对碱木质素催化转化制生物油的影响。采用浸渍法制备了Ni-Mo/h-BN双金属催化剂，并通过XPS、XRD等表征分析了不同金属比例催化剂的结构和物化特征。研究了不同反应条件对甲酸水相重整制氢的影响。结果表明，甲酸和水摩尔比1∶10、催化剂Ni∶Mo=3∶1时产氢效果最佳，在220–280 ℃下H₂产量随温度升高而增加，最大为38.48 mmol。探究了甲酸原位供氢下反应温度、时间对碱木质素制生物油的影响，实验结果表明，反应温度280 ℃时生物油重油收率达到最大值18.93%，生物油组分中芳香烃类化合物相对含量达到最大值13.81%，反应时间的延长会降低重油收率以及芳香烃类化合物的相对含量，提升呋喃类化合物在生物油组分中的占比。研究表明，240–280 ℃，甲酸原位供氢与木质素加氢表现出较好的一致性。

本研究基于煤矸石与玉米秸秆的共燃活化，开发了一种短流程制备片状α-Al₂O₃的新方法，实现了固体废弃物的高值化利用。结果表明，玉米秸秆的引入显著降低了煤矸石燃烧的表观活化能，并将酸浸提铝率提高至81.9%。共燃灰酸浸液中的钛、铁离子在氧化铝结晶过程中起形貌调控作用，促进片状结构的形成，其中，钛的溶出动力学行为与铝高度一致。此外，前驱体中丰富的AlO₆结构单元有效促进了热处理过程中致密α-Al₂O₃晶相的定向转化，从而提升产物密度。在优化条件（800 °C、1 h）下，所得α-Al₂O₃呈片状形貌，中值粒径（d₅₀）为5.70 μm，密度可达4.94 g/cm³。本工作为煤矸石和生物质废弃物的协同资源化提供了新思路。

氧还原反应（ORR）是燃料电池和金属-空气电池的核心，但其缓慢动力学和高过电位限制了电池性能。传统铂基催化剂成本高、储量有限且稳定性差，阻碍大规模商业化。本工作综述了近年来生物质/煤基ORR炭材料电催化剂的最新研究进展。涵盖原料特性、制备方法、结构调控等关键内容，旨在为开发高性能、低成本的ORR炭材料电催化剂提供理论指导。同时指出，保障原料均一性、精准调控活性位点、优化结构设计以及开发大规模制备工艺的深入探索将成为推动炭基ORR电催化剂性能突破和产业化进程的关键发展方向。

社会发展和人类活动加剧了全球变暖和气候变化，亟需发展高效清洁的替代能源以降低碳排放。氢能因其高燃烧值（120 MJ/kg）和净零碳排放的特性，被视为降低碳排放的重要能源载体。近年来，甲烷催化热解制氢备受关注，因为该方法可同时制取高纯度氢气和功能性碳材料。然而，该技术面临的主要挑战包括开发兼具高活性与抗积炭失活的催化剂，以及实现碳产物的高效分离和高值化利用。精确控制活性位点、采用合金化策略、优化载体以及调控碳-催化剂界面可显著提高固体催化剂的抗积炭性能。而引入熔融介质催化体系，利用其动态更新的气-液反应界面，则能从本质上缓解催化剂失活问题，并实现碳产物的连续分离。本工作综述了用于甲烷热解制氢和制碳过程中的固体和熔融介质催化剂的研究进展，重点阐述了其反应机理、催化性能及碳形态调控机制，也对熔融介质中碳产物的分离提纯策略进行了探讨，并对碳材料的高值化应用前景进行了展望。

系统研究了介质阻挡放电（DBD）反应器内载气比例、输入功率和进气流量对CH₄裂解性能、温度分布特征以及反应能量强度影响行为。结果表明，DBD输入功率增大或原料气进气流量减小有利于CH₄裂解和气态产物生成。当输入功率90 W 和进气流量200 mL/min时，CH₄单程转化率为46.6 %，H₂产率为23.3 %，表明CH₄裂解以电子驱动的反应为主导，而电极产生的焦耳热作用有限。反应能量强度随着CH₄转化率减小而增强，进气流量从200 mL/min增大到800 mL/min时提高约2.8倍，表明进气流量增大有利于对流传热并缩短气体停留时间，从而抑制了CH₄深度裂解。BOLSIG+计算结果揭示了DBD诱导CH₄活化以电子振动激发驱动的梯级能量累积主导C−H断键，CH₄裂解过程所经历的电子能量注入、振动激发、逐级解离、自由基链式扩展到最终产物生成的完整能量传递与物质转化路径归纳为甲烷活化、自由基演变和最终产物形成三个阶段。

燃煤过程中排放的汞具有高毒性、易挥发性和生物富集性，长期威胁生态系统和人类健康。本工作综述了中国燃煤汞排放现状及控制政策，分析了煤燃烧过程中汞的分布特性和迁移转化规律，重点总结了超低排放改造后，污染物控制装置在协同脱汞方面的机理及效果。基于此，构建了“协同增效-深度净化-资源循环”的递进式燃煤烟气汞减排策略：第一层次，通过优化污染物控制系统的运行参数，提升各控制装置的协同脱汞效率；第二层次，研发高效的燃煤烟气汞吸附和催化氧化技术，重点发展可工业化应用的脱汞技术；第三层次，开发燃煤电厂高效脱汞和汞回收一体化技术（如磁珠脱汞及汞回收技术），聚焦于汞高附加值利用。结合最新的国际履约形势和中国环境税法政策，指出未来中国燃煤烟气汞排放控制的研发方向，为中国国际履约和燃煤烟气污染物近零排放提供理论与技术支撑。